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第二章C++:变量和基本类型

时间:2018-08-06 10:32

介绍语言的基本知识和标准库

第二章 变量和基本类型

一些语言,如Smalltalk和Python等,在程序运行时检查数据类型;与之相反,C++是一种静态数据类型语言,它的类型检查发生在编译时。
- 内置类型(built-in type):由语言定义的类型,如int。
- 类类型(class type):程序员自定义的数据类型。

++数据类型告诉我嘛数据的意义以及我们能在数据上执行的操作。++

基本内置类型

术语chunk(块):用于处理存储,使存储具有结构的最基本方法。块的位数一般是2的幂,这样可以一次处理8、16、32、64或者128位。注意区分block。

++可寻址的最小内存块称为“字节(byte)”;存储的基本单元称为“字(word)”,通常由几个字节组成。++
- 算数类型(arithmetic type):整数、浮点数、单个字符、布尔值
- 整型(integral type):表示整数、字符和布尔值的算术类型合称为整型
- 字符型:char(单个机器字节:byte)和wchar_t(宽字符型,用于扩展字符集,比如汉字和日语)
- short:半个机器字长;int:一个机器字长;long:两个机器字长。ps:在32位机器中int和long的字长通常是相等的。最小存储空间分别为16位、16位和32位
- 整型的赋值:赋值时,取该值对该类型取值数目求模后的值。
- 浮点型:单精度、双精度、扩展精度(long double)
- 一般而言,float占1个字(32比特),double占2个字(64比特),long double以3或4个字(96或128比特)来表示。
- 通常选用double,float的精度损失大(double能至少保证10位有效数字,float只能保证6位),而double的计算代价相对于float可以忽略。
- 16位signed最大数32767,unsigned最大数65535。
- 空类型(void):通常用作无返回值函数的返回类型

类型转换

unsigned char c = -1;     //假设char占8比特,c的值为255signed char c2 = 256;     //假设char占8比特,c2的值是未定义的
  • 当我们赋给无符号类型一个超出它表示范围的值时,结果是初始值对无符号类型表示数值总数取模后的余数。

  • 当我们赋给带符号类型一个超出它表示范围的值时,结果是未定义的(undefined)。此时,程序可能继续工作、可能崩溃,也可能生成垃圾数据。

  • 不可混用带符号类型和无符号类型。如果表达式里这两种类型都有,带符号数会自动转换为无符号数。

字面值常量(literal constant)

  • 称之为字面值是因为只能用它的值称呼他,称之为常量是因为它的值不能够修改。

  • 只有内置类型存在字面值,没有类类型的字面值,因此也没有标准库类型的字面值。

  • 使用十进制、八进制(0开头)或十六进制(0x或0X开头)

//20的三种表示:20      /*十进制*/024     /*八进制*/0x14    /*十六进制*/
  1. 整型字面值:字面值常量类型默认为int或long型。通过加后缀能够强制将字面值转化为long、unsinged、unsigned long,后缀为L、U、UL或LU(小写亦可。不提倡使用l,易与1混淆)。

  2. 浮点字面值:十进制或科学计数法来表示(用e或者E)。默认double类型,加F或f表示单精度,加L或l表示扩展精度。

  3. 布尔字面值:true和false。

  4. 字符字面值

    名称书写
    换行符\n
    水平制表符\t
    纵向制表符\v
    退格符\b
    回车符\r
    疑问号\?
    双引号\”
    • \ooo:这里的ooo表示三个八进制数字,这三个数字表示字符的数字值。如’\0’通常表示“空字符(null character)”。

    • 也可以用十六进制转义字符来定义:\xddd。一个反斜线、一个x和一个或多个十六进制数组成。

    • 通用转义字符:

    • 可打印字符通常用一对单引号定义,如‘a’;在前面加L就能得到wchar_t类型的宽字符字面值,如L‘a’。

    • 不可打印字符和特殊字符都用转义字符书写,转义字符以反斜线开始。

  5. 字符串字面值

    • 双引号括起来的0个或多个字符。

    • 为了兼容C语言,C++所有的字符串字面值都由编译器自动在末尾添加一个空字符(‘\0’),因此,其实际长度要比它的内容多1。

    • 宽字符字面值:在字符串前面加L,如L“asdff”。

    • 多行字面值:两个字符串字面值位置紧邻且仅由空格、缩进和换行符分割,则它们实际上是一个整体。

    • 不依赖未定义行为和机器相关行为,否则这样的程序时不可移植的(nonportable)。

  6. 指针字面值:nullptr

变量

变量提供了程序可操作的有名字的存储区
- 左值右值
- 左值(lvalue):变量的地址,或者是一个代表“ 对象在内存中的位置”的表达式。
- 右值(rvalue):变量的值

变量名出现在赋值运算符的左边,就是一个左值;而出现在赋值运算符右边的变量名或字面常量就是一个右值。

    如:
    val1=val2/8
    这里的val1是个左值,而val2和8都是右值。

- 对象:内存中具有类型的区域
- 变量名:即变量的标识符(identifier)。
1. 由字母、数字和下划线组成.
2. 变量名必须以字母或下划线开头,并且区分大小写。(函数体外的变量名不能以下划线开头)
3. C++关键字不能用做标识符
4. 不能包含两个连续的下划线
5. 不能以下划线开头后紧跟一个大写字母

  • 定义对象(如:int a;)

    每个定义都是以类型说明符(type specifier)开始的(如:int)

    int ival(1024);//direct-initialization,直接初始化int ival = 1024;//copy-initialization,复制初始化//注:直接初始化语法更灵活,且效率更高。
    • 列表初始化(list initialization)(C++11新特性)

      int ival{1024};int ival = {1024};long double ld = 3.1415926536;int a{ld}, b = {ld};    //错误:转换未执行,因为存在丢失信息的风险int c(ld), d = ld;      //正确:转换执行,且丢失部分值
    • 初始化&赋值:初始化不是赋值。

    • 默认初始化(default initialized):如果内置类型的变量未被显示初始化,它的值由定义的位置决定。定义于任何函数体之外的变量被初始化为0,内部的将不被初始化。

    • 建议初始化每个内置型变量,以保证程序安全。

    • 初始化

  • 变量的声明

    extern int i;   //声明i而非定义iint j;          //定义j
    • 变量只能被定义一次,但能被多次声明。

    • 如果要在多个文件中使用同一个变量,就必须将声明和定义分离。变量的定义必须出现且只能处在在一个文件中,而其他用到该变量的文件必须对其进行声明,却决不能重复定义。

    • 如果想声明一个变量而非定义它,在变量名前加关键字extern,且不要显示地初始化变量:

  • 变量名的作用域(scope):以花括号分隔

    全局作用域(global scope)

    块作用域(block scope)

复合类型(compound type)

  • 引用(reference),此处指左值引用(lvalue reference)。

    int ival = 1024;int &refVal = ival; //refVal指向ival(是ival的另一个名字)int &refVal;       //报错,引用必须被初始化
    • 引用不是对象,只是已经存在的对象的另一个名字。程序将引用和他的初始值绑定(bind)在一起,而不是直接将初始值拷贝给引用。

  • 指针(pointer)

    int i = 42;     
    int &r = i;     //&紧随类名出现,因此是声明的一部分,r是一个引用int *p;         //*紧随类名出现,因此是声明的一部分,p是一个指针p = &i;         //&出现在表达式中,是一个取地址符*p = i;         //*出现在表达式中,是一个解引用符int &r2 = *p;
    • 指针是对象,允许赋值和拷贝,且在指针的生命周期内它可以先后指向不同的几个对象。

    • 指针无需在定义时赋值。

    • 指针类型和它所指向的对象的类型必须匹配。

      int *ip1, *ip2;int val = 4;int *p = &val;
    • 如果指针指向了一个对象,则允许用解引用符(操作符*)来访问该对象:

      int ival - 42;int *p = &ival;cout << *p;     //由符号*得到指针p所指的对象,输出42*p = 0;         //由符号*得到指针p所指的对象,即可经由p为变量ival赋值cout << *p;     //输出0
    • 符号的含义由上下文决定

  • 空指针

int *p1 = nullptr;int *p2 = 0;int *p3 = NULL;     //需要首先#include cstdlib
  • 建议初始化所有指针

  • 面对一条比较复杂的指针或引用的声明语句时,从右向左阅读有助于弄清它的真实含义。

const限定符

定义常量。
- 指针和const
- 顶层const(top-level const):表示指针本身是个常量
- 底层const(low-level condt):表示指针所指的对象是个常量

  • 指向常量的指针(pointer to const)

    const double pi = 3.14;double *ptr = &pi;          //错误!const double *cptr = &pi;   //正确*cptr = 42;                 //错误!cptr指向常量,不能向常量赋值double dval = 3.14;
    cptr = &dval;               //正确,但不能通过cptr改变dval的值,因为cptr以为自己指向的是常量
  • 常量指针(const pointer)

    int errNum = 0;int *const curErr = &errBum;    //curErr将一直指向errNumconst double pi = 3.14;const double *const pip = &pi;  //pip是一个指向常量对象的常量指针
  • constexpr和常量表达式

    • C++11新标准:将变量声明为constexpr类型以便由编译器来验证变量的值是否是一个常量表达式。(用const,有些常量的具体值直到运行时才能获取)

    • 在constexpr声明中如果定义了一个指针,限定符仅对指针有效,与指针所知的对象无关。也就是说它把所定义的对象置为顶层const。

      const int *p = nullptr;     //p是一个指向常量的普通指针constexpr int *q= nullptr;  //q是一个常量指针constexpr int i = 42;constexpr const *p = &i;

处理类型

  • 类型别名(type alias)

    • typedef

      typedef double wages; //wages是double的同义词
      typedef wages base, *p; //base是double的同义词,p是double*的同义词

    • 别名声明(alias declaration)

      using S1 = Sales_item; //S1是Sales_item的同义词

  • auto类型说明符

    • 让编译器替代我们去分析表达式所属的类型。

    • auto一般会忽略顶层const

      const int i =1; //i是整型常量
      auto b = i; //b是一个整数
      const auto c = i; //c是整型常量

  • decltype类型指示符

    const int ci = 0, &cj = ci; 
    decltype(ci) x = 0;         //x的类型是const intdecltype(cj) y = x;         //y的类型是const int&,y绑定到变量xdecltype(cj) z;             //错误:z是一个引用,必须初始化
    int i = 42, *p = &i, &r = i;
    decltype(r + 0) b;  //正确:加法的结果是int,因此b是一个未初始化的intdecltype(*p) c;     //错误:c是int&,必须初始化
    • decltype((v))(注意双层括号)的结果永远是引用。

    • decltype处理顶层const和引用的方式与auto有些许不同。如果decltype使用的表达式是一个变量,则decltype返回该变量的类型(包括顶层const和引用在内)。

自定义数据结构

  • 头文件通常包含哪些只能被定义一次的实体,如类、const和constexpr变量等。

  • 预处理器(preprocessor):如#include,当预处理器看到#include标记时就会用指定的头文件内容替代#include。

  • 头文件保护符(header guard):有效防止重复包含发生

    • 一般把预处理变量的名字全部大写

      #ifdef //当且仅当变量已定义时为真
      #ifndef //当且仅当变量未定义是为真
      #define //把一个名字设定为预处理变量
      #endif //与#ifdef和#ifndef匹配,执行它们的后续操作知道#endif指令止

#ifndef SALES_DATA_H#define SALES_DATA_H#include <string>struct Sales_data {    ... //此处省略
};#endif

参考:C++Primer第五版

介绍语言的基本知识和标准库

相关文章:

第一章C++:函数返回值、GNU编译器命令

第三章C++:字符串string、向量vector和数组

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