第二章 变量和基本类型
第二章 变量和基本类型
2.1 基本内置类型
数据类型决定了：数据形式和数据操作
C++主要有void和算术类型（字符、整型、布尔值、浮点数）
数据类型大小以微软实现为例：
C++ 类型系统 | Microsoft Learn
C++整型数据宽度和取值范围
下面是cppreference提到的数据类型大小，覆盖更全：
部分数据类型的取值范围：
常见算术转型的坑
赋值与算术类型不一致时，有以下自动转换规则：
- bool=其它：非零均为true
- 整型=浮点：小数点后被舍去
- 浮点=整型：小数部分为0，整数太大时会有精度损失
- unsigned=其它：存储值为右侧值对左侧表示范围取模
- signed=溢出值：未定义行为（Undefined Behavior）
未定义行为（Undefined Behavior）又简称UB，在C++里指的是编译器不检测或无法预知或与运行环境相关的行为，这种行为是C++为优化性能且信任程序员产生的历史遗留问题，检测其本身比运行成本更高。不应该也不能通过UB实现程序目的
不要混用有符号和无符号数，有符号数会自动转换成无符号数（避免溢出）
- 练习2.3&2.4
补充一下负数的取模运算：(-1)%256 = (-1+256)%256=255%256=255
字符串字面值其实是常亮字符构成的数组，结尾会加上'\0'
字面值类型可通过前后缀指定
- 练习2.5
- 练习2.6
第二行会报错，09不是合法八进制数
- 练习2.8
2.2 变量
初始化与赋值的区分！
C++赋值和初始化的区别 - 掘金
这里总结比较详细，概括讲就是初始化是变量创建的时候给初始值，赋值是擦去原有值再重写的过程，如果涉及对象的构造函数和赋值函数，体验会更明显
（插一嘴，其实如果硬要区分的话，C++不应该采用=作为初始化的形式之一，没办法，历史问题）
C++初始化方式
C++一般使用下面几种初始化方式
如书上举了四种例子：
- 列表初始化时不允许向下兼容导致的数据丢失，否则会报错
- 没有初始化则进行默认初始化
函数内部的内置类型不会进行初始化——使用则UB
默认初始化 - cppreference.com具体可以看这里的例程
- 练习2.9
（1）声明不能放在表达式里
（2）3.14变整型存在数据丢失，列表初始化会报错
（3）wage未声明就使用
（4）i为3 - 练习2.10
可以看到两个字符串都是空字符串，string算是类，由默认构造函数处理
而全局int被默认初始化为0，局部int不被初始化，存不确定的垃圾值
C++定义与声明
定义与 ODR （单一定义规则） - cppreference.com
这里讲的比较详细，除了列出的一些情况之外都属于定义
简单概括就是声明只是让编译器知道了对象的类型和名字，定义才进行分配内存的工作（可能附带初始化），未定义的对象无法使用，因为没有分配内存（反过来说，能使用的都已经定义过了）
extern关键字可以用来分离声明和定义
- 练习2.11
- 练习2.12
只有e合法
作用域
C++作用域主要有：块作用域、函数形参作用域、命名空间作用域、类作用域、枚举作用域、模板形参作用域
作用域允许嵌套，内部名字可以覆盖外部同名对象，但不建议这么做
- 练习2.13
- 练习2.14
程序自然合法
第5行的i和第1行相同，for循环内的i是覆盖了第1行的i，sum则是0加到9的总和45
2.3 复合类型
类型 - cppreference.com介绍了C++类型系统，这里主要是复合类型中的指针和引用，后续会介绍类、枚举、数组等
引用——左值引用
引用绑定而非复制对象，起到别名的作用，不必占用内存，本身也不是对象
（尽管编译器实现时会或多或少根据情况分配内存以实现语义，但站在语言使用的角度上不用纠结这一点）
- 练习2.15
（b）不合法，左值引用不可以绑定字面值
（d）不合法，引用必须初始化 - 练习2.16
（a）对d赋值3.14159
（b）对d赋值0
（c）对i赋值0
（d）对i赋值0
指针
与引用的异同点（文心一言生成）：
课本回答：
空指针可以用nullptr、NULL、0初始化（NULL为预处理变量，在编译前处理，但不推荐使用）
！非0指针作条件时均为true；指针比较时比较的是存储的地址而非所指对象
补充：指针用上面三个初始化时，if(p)均为false，其他情况为false
当*p的值为零、false或者NULL时，条件为假。
要理解基本数据类型和类型修饰符的关系
- 练习2.20
指针p1指向i，随后又赋值为42的平方 - 练习2.21
（a）非法，int变量地址不可以初始化double指针
（b）非法，变量不可以初始化指针，即使变量值为0也不行
（c）合法，指针p指向i - 练习2.23
if(p) 如果p合法则条件为真
2.4 const限定符
const对象必须初始化；只能在const对象上执行不改变其内容的操作；
避免重复定义，const对象只在文件内有效；如果想共享，需要在声明和定义前都加extern
常量引用：const reference/reference to const
需要这么理解：实际上不存在常量引用，引用不允许改变绑定的对象，引用作为间接访问内存的形式，称之为常量引用是从引用的角度来看绑定的对象，将对象视为常量，即不能通过引用修改绑定的对象而不是不能修改引用绑定哪个对象（因为永远也不能修改）
！带有复杂修饰符的类型从右往左阅读比较清晰
初始化常量引用时有特殊情况：
- 可以用任意表达式作初值，如：非常量对象、字面值、一般表达式等
int i=23; const int &r1=i; //允许将const int& 绑定到一个普通的int对象 const int &r2=23; //允许将const int&绑定到字面值常量 const int &r3=r1*2; //允许将const int&绑定到表达式 int &r4=r1*2; //错误，r4是一个非常量引用也就是说常量引用只限制了通过常量引用不可以修改绑定的对象，至于对象是不是常量则没有规定
常量指针和指针常量：pointer to const & const pointer
常量指针可以类比常量引用：从指针的角度不可修改所指对象
指针常量指指针本身不可改变，即永远保存同一个地址（因为指针本身是个对象所以可以这样），实际上引用底层就是指针常量
- 练习2.28
总结就是不能通过指针和引用改变对象值的时候，需要初始化（否则就矛盾了）
顶层const&底层const
- 被修饰的变量本身无法改变的
const是顶层const； - 通过指针或引用等间接途径来限制目标内容不可变的
const是底层const（一般说的是指针和引用，只有这两种类型用于间接访问内存）
只有指针可以同时有两层属性，其他类型要么顶层要么底层，见下图例子
底层const需要注意拷贝时应有相同的底层const或数据类型能转换（一般就是nonconst可以复制给底层const，反过来不行），见下例：
- 练习2.30
- 练习2.31
p1=p2非法，p1普通指针，p2为底层const
p1=p3非法，同上，p3也是底层const
常量表达式
两个条件：值不变；编译期确定值
比如字面值（算术类型、引用、指针）、用常量表达式初始化的const对象等
constexpr用于指针时，把指针设置为顶层const
2.5 处理类型
类型别名：type alias
一种是使用typedef关键字：
一种是使用using别名声明：
auto关键字
auto会忽略顶层const，保留底层const；
auto引用保留顶层const
- 练习2.35
decltype类型说明符
适用场景：用表达式的类型确定变量的类型，但是不使用表达式的值
和auto不同的是：decltype保留顶层const和引用
C++ decltype类型推导完全攻略
- 如果 exp 是一个不被括号
( )包围的表达式，或者是一个类成员访问表达式，或者是一个单独的变量，那么 decltype(exp) 的类型就和 exp 一致，这是最普遍最常见的情况。 - 如果 exp 是函数调用，那么 decltype(exp) 的类型就和函数返回值的类型一致。
- 如果 exp 是一个左值，或者被括号
( )包围，那么 decltype(exp) 的类型就是 exp 的引用；假设 exp 的类型为 T，那么 decltype(exp) 的类型就是 T&。
decltype specifier - cppreference.com
上面提到了decltype的推导规则，尤其注意左值推导和括号那一条，总之推导结果和表达式形式相关
- 练习2.36
auto与decltype的区别
也是练习2.38的答案
总之三点：表达式计算与否；顶层const保留与否；decltype看括号和左右值
2.6 自定义数据结构
- 练习2.39
预处理器
比如#include、#define等#开头的指令在预处理阶段进行执行
这里的#ifndef一系列可以保证类定义的唯一性
第二章结束