C++之基本内置类型(2.1)

声明：本文是学习《C++ Primer》（王刚 杨巨峰译）过程中记录下的摘抄笔记。感谢两位译者翻译之功！

C++定义了两种基本数据类型：算术类型和空（void）类型。算术类型包括字符、布尔值、整型数、浮点数；空类型不对应具体的值，应用于特殊场合，如函数不返回任何值时使用空类型作为返回类型。

算术类型

算术类型分为两类：整型（包括字符和布尔类型在内）和浮点型。

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带符号类型和无符号类型

除去布尔型和扩展的字符型外，其他整型可划分为带符号类型（signed）和无符号类型（unsigned）两种。带符号类型可以表示为正数、0和负数；无符号类型仅能表示大于0的值。

short、int、long、long long都是带符号类型的，通过在类型名前添加unsigned就可得到无符号类型。如 unsigned int、unsigned long、unsigned long long，其中unsigned int可以缩写为unsigned。

与其他整型不同，字符型被分为了三种：char、signed char和unsigned char，类型char和signed char并不相同。尽管字符型有三种，但是字符的表现形式却只有两种：带符号和无符号的。类型char回表示为上述两种形式的一种，具体是哪种取决于编译器。

1. 明确知晓数值不为负时，使用无符号类型；
2. 使用int执行整数运算。实际应用中，short太小而long和int一般大，如果数值超过int，建议使用long long。
3. 算术表达式中不要使用char或bool，只有在存放字符或布尔值时才使用。因为类型char在有些机器上是有符号，在有些机器是无符号的，所以用char运算可能回导致错误。如果需要使用一个不大的整数，明确指定它的类型是signed char或unsigned char。
4. 执行浮点运算使用选用double，因为float通常精度不够而和double计算代价相当。甚至对于一些机器，double运算要比float要快。long double提供的精度一般情况下是不必要的，而且运行时的消耗也不可忽视。

类型转换

对象类型定义了对象所能包含的数据和参与的运算，其中一种运算被大多数类型支持，就是将对象从一种给定的类型转换为另一种相关类型。

类型所能表示的值的范围决定了转换的过程：

1. 把非布尔型的算术值赋给布尔类型时，初始值为0则结果为false，否则为true
2. 把布尔值赋给非布尔型时，初始值为false则结果为0，初始值为true则结果为1
3. 把浮点数赋给整数类型时，进行了近似处理，结果值仅保留小数点之前的部分
4. 把整数值赋给浮点类型时，小数部分记为0。如果整数所占空间超过浮点类型的容量，精度可能会有损失
5. 赋给无符号类型一个超出表示范围的值时，结果是初始值对无符号类型表示数值总数取模后的余数。如8bit大小的unsigned char可以表示0至255区间内的值，如果赋了一个区间外的值，则实际结果为该值对256取模后的余数。因此把-1赋给8bit的unsigned char所得结果为255
6. 赋给带符号类型一个超出表示范围的值时，结果时未定义的。此时，程序可能继续工作、可能崩溃、也可能产生垃圾数据

注：切勿混用带符号类型和无符号类型，如果表达式里既有带符号类型也有无符号类型，当带符号类型取值为负时会出现异常结果，这是因为带符号数回自动转换为无符号数。如在形如a*b的例子中，如果a=-1，b=1，而且a和b都是int，则表达式的值显然为-1。然而，如果a是int，而b是unsigned，则结果须由在当前机器上int所占位数而定。

字面值常量

形如42的值被称作字面值常量，每个字面值常量都对应一种数据类型，字面值常量的形式和值决定了它的数据类型。

整型和浮点型字面值

整型字面值可写作十进制数、八进制数和十六进制数的形式。以0开头的表示八进制数，以0x或0X开头的表示十六进制数。例如，能用下面任意一种形式表示数值20：

20      /* 十进制 */  
024     /* 八进制 */
014     /* 十六进制 */

整型字面值具体的数据类型由它的值和符号决定。默认情况下，十进制字面值的带符号数，八进制和十六进制字面值可能是带符号也可能是无符号的。十进制字面值的类型是int、long和long long中容量最小的那个，当然前提是这种类型要能容纳下当前的值。八进制和十六进制字面值的类型是能容纳其数值int、unsigned int、long、unsigned long、long long、unsigned long long中容量最小者。如果一个字面值连与之关联的最大的数据类型都放不下，将产生错误。类型short没有对应的字面值。

浮点型字面值表现为一个小数或以科学计数法表示的指数，其中指数部分用E或e标识：

3.14159
3.14159E0
0.
0e0
.001

字符和字符串字面值

由单引号括起来的一个字符成为char型字面值，双引号括起来的零个或多个字符则构成字符串型字面值。

'a'      // 字符字面值
"Hello World!"      //字符串字面值

字符串字面值的类型实际是由常量字符构成的数组（array）。编译器在每个字符串的结尾处添加一个空字符（'\0')，因此，字符串字面值长度要比内容长度多1。比如'A'表示的就是单独的字符A，而字符串"A"则代表了一个字符的数组，该数组包含两个字符：一个是字母A、另一个是空字符。

转义序列

由两类字符程序员不能直接使用：一类是不可打印的字符，如退格或其他控制字符，因为它们没有可视的图符；另一类是具有特殊含义的字符，如单引号、双引号、问号、反斜线。这种情况下，需要使用转义序列，转义序列均以反斜线开始，C++语言规定的转义序列包括：

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也可以使用泛化的转义序列，形式为\x后紧跟1个或多个十六进制数字，或者\后紧跟1个、2个或3个八进制数字，其中数字部分表示的是字符对应的数值。以下是示例：

image.png

std:cout << "Hi  \x4dO\115!\n";            // 输出Hi MOM!,转到新一行

如果反斜线\后面跟着的八进制数字超过3个，只有前三个数字与\构成转义序列。例如，\1234表示2个字符，即八进制数字123对应的字符以及字符4。相反，\x要用到后面跟着的所有数字，例如，"\x1234"表示一个十六位的字符，该字符由这4个十六进制数对应的bit唯一决定。

指定字面值的类型

通过添加下表所列的前缀和后缀，可以改变整型、浮点型和字符型字面值的默认类型。

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布尔字面值和指针字面值

布尔字面值为false和true。指针字面值后续介绍。