C++ Primer Plus 学习笔记（一）——基本类型

字节与字符

计算机内存的基本单位是位（bit），字节（byte）通常指的是8位的内存单元，从这个意义上来说，字节指的就是描述计算机内存量的度量单位。

C++对字节的定义则有些不同，C++字节由至少能够容纳实现的基本字符集的相邻位组成，也就是说，可能取值的数目必须等于或超过字符数目。最开始的基本字符集ASCII由于只支持拉丁字符，可以用8位来容纳，因此ASCII编码是1个字节表示一个字符。但是在国际编程可能需要使用更大的字符集，即Unicode，根据编码方式可以分为UTF-8（变长编码，使用1-4个字节表示一个字符）、UTF-16（变长编码，使用2或4个字节表示一个字符）、UTF-32（定长编码，使用4个字节表示一个字符）。

英文字符和汉字字符在UTF-8编码环境下，测试结果如下：

#include 
#include 

using namespace std;

int main()
{
    char a = 'a';
    cout << a << endl; // 输出：a

    // 1、‘中’字符超出了char单个字节的存储范围
    char b = '中'; // 编译告警: overflow in conversion from 'int' to 'char' changes value from '14989485' to ''\37777777655'' [-Woverflow]
    cout << b << endl; // 输出：乱码

    // 2、‘中’字符在UTF-8编码中占用字节数为3，char数组定义为4是为了在末位存储结束符‘\0’
    // char bs1[2] = "中"; //编译报错：error: initializer-string for array of chars is too long [-fpermissive]
    char bs2[4] = "中";
    cout << bs2 << endl; // 输出：中
    cout << strlen("中") << endl; // 输出：3

    return 0;
}

整型

常用的整数类型有char、short、int、long、long long，根据是否能存储负值，又可以进一步划分为有符号整型和无符号整型。

由于系统环境或编译器环境不同，每种整型所占的字节数可能会有差异，此处以64位编译器为例，举例说明整型的取值范围：

类型	占用字节数	取值范围
signed char	1	-2^7 ~ 2^7-1
unsigned char	1	0 ~ 2^8-1
short	2	-2^15 ~ 2^15-1
unsigned short	2	0 ~ 2^16-1
int	4	-2^31 ~ 2^31-1
unsigned int	4	0 ~ 2^32-1
long	4	-2^31 ~ 2^31-1
unsigned long	4	0 ~ 2^32-1
long long	8	-2^63 ~ 2^63-1
unsigned long long	8	0 ~ 2^64-1

扩展1：为什么无符号类型和有符号类型的最大值相比会多一个2次方？

计算机内存储数据是使用二进制来表示的。有符号类型的最高位会被用为符号位，而无符号类型则多了最高位用来表示数值。

扩展2：为什么在有符号类型中负数取值范围会比正数多一位？

计算机内是使用补码来存储整数的（正数补码是它本身，负数补码=对应正数原码取反+1）。以signed char类型为例，从概念上来说，0数值是可以分为+0（00000000）和-0（10000000）的，而这时候我们已经选择用+0来表示数字0了，-0就可以用于表示其他值，将-0采用补码规则是映射到-128的（正数128原码为010000000，取反为101111111，再+1为110000000，截掉前面的溢出位1结果为10000000），因此自然而然就用于表示-128了。

bool

bool类型用于表示逻辑上的真和假，取值范围为字面值true和false，其可以提升为int类型——true转为1，false转为0。

另外值得注意的是，任何数字值或指针值都可以隐式转换为bool值，任何非零值转为true，而零值转为false。

wchar_t

前面提到，程序需要处理的字符集可能无法用一个8位的字节表示，此时C++有两种处理方式：一种是编译厂商可以将char定义为一个16位的字节或更长的字节（例如，在Java语言中char的长度就是2个字节）；另一种是使用宽字符类型wchar_t来表示扩展字符集（wchar_t是整数类型，具体类型取决于系统实现），通常会将每个字符存储在一个2字节的内存单元中。

浮点类型

常见的浮点类型有float（单精度小数）、double（双精度小数）、long double。float和double的区别点在于，通常double类型能够表示的范围更大且精度更高。体现为double能够保证准确的有效位更多。

算术操作符

常见的5种基本算术操作符分为加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、取余(%)。

类型转换

在C++ 中，一个 数据类型 的值可以被转换成另一种数据类型的值，这个转换就叫做类型转换。在进行类型转换时需要注意的是，如果是向上转型的转换（例如，float转double，int转long）通常是安全的，但如果是向下转型的转换（例如，long转int，double转float，浮点数转整数）就有可能会产生截断或精度丢失问题。

在C++ 中，按转换方式也可以大致划分为两种类型转换——隐式转换和显式转换。

隐式转换

由编译器自动完成的类型转换称为隐式转换，也称为自动转换。

例如，在计算表达式时，C++会将bool、char、unsigned char、signed char和short值转换为int，这些转换也被称为整型提升。

显式转换

当用户手动将数据从一种类型更改为另一种类型时，这称为显式转换，主要有以下三种方式：

• C 样式类型转换（也称为转换符号）

• 函数符号（也称为旧的 C++ 样式类型转换）

• 类型转换运算符（static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast）

#include 

using namespace std;

int main()
{
    int num1 = 10;
    short num2 = (short)num1; // 1、C风格转换

    int num3 = 10;
    long num4 = long(num3); // 2、旧的C++风格转换

    int num5 = 10;
    unsigned int num6 = static_cast(num5); // 3、使用了C++的类型转换运算符

    return 0;
}