Chapter 2 Variables and Basic Types
2.1 基本內(nèi)置類型
2.1.1 算術(shù)類型
算術(shù)類型分為兩類：整型（integral type，包括字符和布爾類型）和浮點(diǎn)型顽馋。
? 基本字符類型是 char敞峭，一個(gè) char 的空間應(yīng)確卑跄。可以存放機(jī)器基本字符集中任意字符對(duì)應(yīng)的數(shù)字值崎溃。也就是說(shuō)运敢，一個(gè) char 的大小和一個(gè)機(jī)器字節(jié)一樣邑遏。
? 其他字符類型用于擴(kuò)展字符類型，如 wchar_t困曙、char16_t表伦、char32_t、wchar_t 類型用于確笨独觯可以存放機(jī)器最大擴(kuò)展字符集中的任意一個(gè)字符蹦哼，類型 char16_t 和 char32_t 則為 Unicode 字符集服務(wù)。
? 浮點(diǎn)型可表示單精度盈魁，雙精度和擴(kuò)展精度值翔怎。通常，float 以一個(gè)字（32 bits）來(lái)表示杨耙，double 以兩個(gè)字（64 bits）來(lái)表示赤套，long double 以 3 或 4 個(gè)字（96 or 128 bits）來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)珊膜，類型 float 和 double 分別有 7 個(gè)和 16 個(gè)有效位容握。
? 除去布爾型和擴(kuò)展的字符型之外，其他整型可劃分為 signed 和 unsigned 兩種车柠。而字符型被分為了三種：char剔氏、signed char 和 unsigned char。類型 char 實(shí)際表現(xiàn)為哪一種竹祷，具體是由編譯器來(lái)決定的谈跛。
| Type | Meaning | Minimum Size |
|---|---|---|
| bool | boolean | NA |
| char | character | 8 bits |
| wchar_t | wide character | 16 bits |
| char16_t | Unicode character | 16 bits |
| char32_t | Unicode character | 32 bits |
| short | short integer | 16 bits |
| int | integer | 16 bits |
| long | long integer | 32 bits |
| long long | long integer | 64 bits |
| float | single-precision floating-point | 6 significant digits |
| double | double-precision floating-point | 10 significant digits |
| long double | extend-precision floating-point | 10 significant digits |
2.1.2 類型轉(zhuǎn)換
# include <iostream>
int main() {
unsigned u = 10, u2 = 42;
std::cout << u2 - u << std::endl; // 32
std::cout << u - u2 << std::endl; // 4294967264
int i = 10, i2 = 42;
std::cout << i2 - i << std::endl; // 32
std::cout << i - i2 << std::endl; // -32
std::cout << i - u << std::endl; // 0
std::cout << u - i << std::endl; // 0
return 0;
}
2.1.3 字面值常量
我們的整型字面值寫作十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)塑陵、十六進(jìn)制數(shù)的形式感憾。以 0 開頭的數(shù)代表八進(jìn)制數(shù)，以 0x 或 0X 開頭的代表十六進(jìn)制數(shù)令花。
默認(rèn)情況下阻桅，是十進(jìn)制字面值是帶符號(hào)數(shù)凉倚，八進(jìn)制和十六進(jìn)制不確定。十進(jìn)制字面值是 int嫂沉、long稽寒、long long 中尺寸最小的那個(gè)，前提是這種類型可容納當(dāng)前的值趟章。
有單引號(hào)括起來(lái)的一個(gè)字符稱為 char 型字面值杏糙，雙括號(hào)括起來(lái)的零個(gè)或多個(gè)字符則構(gòu)成字符型字面值。
'a' // 字符字面值
'Hello World!' // 字符串字面值
轉(zhuǎn)義序列
自己查書去尤揣。
2.2 變量
2.2.1 變量定義
初始化不是賦值搔啊，初始化的含義是創(chuàng)建變量時(shí)賦予其一個(gè)初始值，而賦值的含義是把對(duì)象的當(dāng)前值擦除北戏，而以一個(gè)新值來(lái)替代。
如果內(nèi)置類型的變量未被顯示初始化漫蛔，它的值由定義的位置決定嗜愈。定義于任何函數(shù)體外的變量被初始化為 0，定義在函數(shù)體內(nèi)部的內(nèi)置變量類型不被初始化莽龟，訪問這類值將引發(fā)錯(cuò)誤蠕嫁。類的對(duì)象如果沒有顯示地初始化，則其值由類確定毯盈。
2.2.2 變量聲明和定義的關(guān)系
分離式編譯機(jī)制（separate compilation）：允許將程序分割成若干個(gè)文件剃毒，每個(gè)文件可悲獨(dú)立編譯。
聲明（declaration）使得名字為程序所知搂赋，而定義（definition）負(fù)責(zé)創(chuàng)建與名字關(guān)聯(lián)的實(shí)體赘阀。
如果像聲明一個(gè)變量而非定義它，就在變量名錢添加關(guān)鍵字 extern脑奠，而不要顯式地初始化變量：
extern int i; // 聲明 i 而非定義 i
int j; // 聲明并定義 j
extern double pi = 3.1416 // 定義
變量能且只能被定義一次基公，但是可以被多次聲明。
2.2.3 標(biāo)識(shí)符
C++ 的標(biāo)識(shí)符由字母宋欺，數(shù)字和下劃線組成轰豆，其中必須以字母或下劃線開頭。標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度沒有限制齿诞，但對(duì)大小寫字母敏感酸休。
用戶自定義的標(biāo)識(shí)符不能連續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)下劃線，也不能以下劃線緊連大寫字母開頭祷杈。此外斑司，定義在函數(shù)體外的標(biāo)識(shí)不能以下劃線開頭。
變量命名規(guī)范
- 標(biāo)識(shí)符要能體現(xiàn)實(shí)際含義
- 變量名一般用小寫字母
- 用戶自定義的類名一般以大寫字母開頭
- 如果標(biāo)識(shí)符由多個(gè)單詞組成吠式，則單詞間應(yīng)有明顯區(qū)分
2.3 復(fù)合類型
2.3.1 引用
引用為對(duì)象起了另外一個(gè)名字陡厘，將聲明符寫成 & 的形式來(lái)定義引用類型抽米，其中 d 是聲明的變量名。定義引用時(shí)糙置，程序把引用和它的初始值綁定在一起云茸，而不是拷貝。一旦綁定谤饭，則一直綁定标捺，無(wú)法重新綁定到新對(duì)象，因此必須初始化揉抵。
引用并非對(duì)象亡容，只是一個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象所起的另外一個(gè)名字。
引用本身不是一個(gè)對(duì)象冤今，所以不能定義引用的引用闺兢。
int i, &ri = i;
i = 5; ri = 10;
std::cout << i << " " << ri << std::endl;
// 10 10
2.3.2 指針
指針本身就是一個(gè)對(duì)象，允許對(duì)指針賦值拷貝戏罢，而且在指針的生命周期內(nèi)它可以先后指向幾個(gè)不同的對(duì)象屋谭。
指針無(wú)須在定義時(shí)賦初值。和其他內(nèi)置類型一樣龟糕，在塊作用域內(nèi)定義的指針如果沒有被初始化桐磁，也將擁有一個(gè)不確定的值。
定義指針類型的方法將聲明符寫成 *d 的形式讲岁，其中 d 是變量名我擂。
獲取對(duì)象的地址
取地址符 &
double dval;
double *pd = &dval; // 正確：初始值是 double 型對(duì)象的地址
double *pd2 = pd; // 正確：初始值是指向 double 對(duì)象的指針
int *pi = pd; // 錯(cuò)誤：指針 pi 的類型和 pd 的類型不匹配
pi = &dval; // 錯(cuò)誤：試圖把 double 型對(duì)象的地址賦給 int 型指針
指針值
指針的值（即地址）應(yīng)屬于下列4種狀態(tài)之一：
指向一個(gè)對(duì)象。
指向緊鄰對(duì)象所占空間的下一個(gè)位置缓艳。
空指針校摩，意味著指針沒有指向任何對(duì)象。
-
無(wú)效指針郎任，也就是上述情況之外的其他值秧耗。
試圖拷貝或以其他的形式訪問無(wú)效指針的值都將引發(fā)錯(cuò)誤。盡管第2中和第3種形式的指針是有效的舶治，但使用同樣受到限制分井，試圖訪問此類指針（假定的）對(duì)象的行為不被允許。
利用指針訪問對(duì)象
如果指針指向了一個(gè)對(duì)象霉猛，則允許用解引用符（*）來(lái)訪問該對(duì)象：
int ival = 42;
int *p = &ival; // p 存放著變量 ival 的地址尺锚；p 是指向變量 ival 的指針
cout << *p; // 由符號(hào)*得到指針 p 所指的對(duì)象，輸出42
*p = 0; // 由符號(hào)*得到指針 p 所指的對(duì)象惜浅， 即經(jīng)過(guò) p 為 ival 賦值
cout << *p; // 輸出 0
對(duì)指針解引用會(huì)得出所指的對(duì)象瘫辩，因此如果給解引用的結(jié)果賦值，實(shí)際上也就是給指針?biāo)傅膶?duì)象賦值。
空指針
int *p1 = nullptr; // 等價(jià)于 int *p1 = 0;
int *p2 = 0; // 直接將 p2 初始化為字面常量 0
// 需要首先 #include cstdlib
int *p3 = NULL; // 等價(jià)于 int *p3 = 0;
2.4 const 限定符
const 對(duì)象一旦創(chuàng)建后就不能再改變伐厌，所以 const 對(duì)象必須初始化承绸，且初始值可以是任意復(fù)雜的表達(dá)式。
初始化和 const
默認(rèn)狀態(tài)下挣轨， const 對(duì)象僅在文件內(nèi)有效军熏。當(dāng)多個(gè)文件中出現(xiàn)了同名的 const 變量時(shí)，其實(shí)等同于在不同文件中分別定義了獨(dú)立的變量卷扮。
如果想在多個(gè)文件之間共享 const 對(duì)象荡澎，必須在變量的定義之前添加 extern 關(guān)鍵字。
2.4.1 const 的引用
可以把引用綁定到 const 對(duì)象上晤锹，就像綁定到其他對(duì)象上一樣摩幔，稱之為對(duì)常量的引用。與普通引用不同的是鞭铆，對(duì)常量的引用不能被用作修改它所綁定的對(duì)象：
const int ci = 1024;
const int &r1 = ci; // ok: both reference and underlying object are const
r1 = 42; // error: r1 is a reference to const
int &r2 = ci; // error: non const reference to a const object
因?yàn)椴辉试S直接為 ci 賦值或衡，當(dāng)然也不能通過(guò)引用去改變 ci。因此车遂，對(duì) r2 的初始化時(shí)錯(cuò)誤的薇宠。假設(shè)該初始化合法，則可以通過(guò) r2 來(lái)改變它引用的對(duì)象的值艰额，顯然不正確。
初始化和對(duì) const 的引用
引用的類型必須與其所引用對(duì)象的類型一致椒涯，但是有兩個(gè)例外柄沮。第一種例外是在初始化常量引用時(shí)允許用任意表達(dá)式作為初始值，只要該表達(dá)式的結(jié)果能轉(zhuǎn)換成引用的類型即可废岂。尤其祖搓，允許作為一個(gè)常量引用綁定非常量的對(duì)象，字面值湖苞，甚至是一個(gè)表達(dá)式拯欧。
int i = 42;
const int &r1 = i; // we can bind a const int& to a plain int object
const int &r2 = 42; // ok: r1 is a reference to const
const int &r3 = r1 * 2; // ok: r3 is a reference to const
int &r4 = r * 2; // error: r4 is a plain, non const reference
對(duì) const 的引用可能引用一個(gè)并非 const 的對(duì)象
常量引用并不限定引用的對(duì)象本身是不是一個(gè)常量。
int i = 42;
int &r1 = i; // r1 bound to i
const int &r2 = i; // r2 also bound to i; but cannot be used to change i
r1 = 0; // r1 is not const; i is now 0
r2 = 0; // error: r2 is a reference to const
2.4.2 指針和 const
指向常量的指針不能用于改變其所指對(duì)象的值财骨。要想存放常量對(duì)象的地址镐作，只能使用指向常量的子指針：
const double pi = 3.14; // pi is const; its value may not be changed
double *ptr = π // error: ptr is a plain pointer
const double *cptr = π // ok: cptr may point to a double that is const
*cptr = 42; // error: cannot assign to *cptr
2.3.2 提到，指針的類型必須與其所指對(duì)象的類型一致隆箩，但是有兩個(gè)例外该贾。第一種情況似乎允許令一個(gè)指向常量的指針指向一個(gè)非常量對(duì)象：
double dval = 3.14; // dval is a double; its value can be changed
cptr = &dval; // ok: but can't change dval through cptr
Tip：
It may be helpful to think of pointers and references to const as pointers or
references “that think they point or refer to const.”
const 指針
指針是對(duì)象而引用不是，因此允許把指針本身定為常量捌臊。常量指針必須初始化杨蛋，而一旦初始化，它的值（就是那個(gè)地址）不能再改變。
2.4.3 頂層 const
術(shù)語(yǔ)頂層 const（top-level const）表示指針本身是個(gè)常量逞力，而底層 const（low-level const）表示指針?biāo)傅膶?duì)象是一個(gè)常量曙寡。
頂層 const 可以表示任意的對(duì)象是常量，如算術(shù)類型寇荧、類举庶、指針等。而底層 const 則與指針和引用等復(fù)合類型部分有關(guān)：
int i = 0;
int *const p1 = &i; // we can't change the value of p1; const is top-level
const int ci = 42; // we cannot change ci; const is top-level
const int *p2 = &ci; // we can change p2; const is low-level
const int *const p3 = p2; // right-most const is top-level, left-most is not
const int &r = ci; // const in reference types is always low-level
2.4.4 constexpr 和常量表達(dá)式
常量表達(dá)式是指值不會(huì)改變并且在編譯過(guò)程中得到計(jì)算結(jié)果的表達(dá)式砚亭。一個(gè)對(duì)象是不是常量表達(dá)式是由它的數(shù)據(jù)類型個(gè)初始值共同決定的：
const int max_files = 20; // max_files is a constant expression
const int limit = max_files + 1; // limit is a constant expression
int staff_size = 27; // staff_size is not a constant expression
const int sz = get_size(); // sz is not a constant expression
constexpr 變量
C++11 新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定灯变，允許將變量聲明為 constexpr 類型以便由編譯器來(lái)驗(yàn)證變量的值是否是一個(gè)常量表達(dá)式。聲明為 constexpr 的變量一定是一個(gè)常量捅膘，而且必須用常量表達(dá)式初始化：
constexpr int mf = 20; // 20 is a constant expression
constexpr int limit = mf + 1; // mf + 1 is a constant expression
constexpr int sz = size(); // ok only if size is a constexpr function
字面值類型
常量表達(dá)式的值需要在編譯時(shí)得到計(jì)算添祸，因此對(duì)聲明 constexpr 時(shí)用到的類型必須有所限制。因?yàn)檫@些類型一般比較簡(jiǎn)單寻仗，值也顯而易見刃泌，就稱為“字面值類型”。
指針和 constexpr
在 constexpr 聲明中如果定義了一個(gè)指針署尤，限定符 constexpr 僅僅對(duì)指針有效耙替，與指針?biāo)傅膶?duì)象無(wú)關(guān)：
const int *p = nullptr; // p is a pointer to a const int
constexpr int *q = nullptr; // q is a const pointer to int
constexpr 把它所定義的對(duì)象置為了頂層 const。
constexpr int *np = nullptr; // np is a constant pointer to int that is null
int j = 0;
constexpr int i = 42; // type of i is const int
// i and j must be defined outside any function
constexpr const int *p = &i; // p is a constant pointer to the const int i
constexpr int *p1 = &j; // p1 is a constant pointer to the int j
2.5 處理類型
2.5.1 類型別名
有兩種方法可以定義類型別名曹体。傳統(tǒng)的方法時(shí)使用關(guān)鍵字 typedef：
typedef duoble wages; // wages is a synonym for double
typedef wages base, *p; // base is a synonym for double, p for double*
含有 typedef 的聲明語(yǔ)句定義的不再是變量而是類型別名俗扇。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)新的方法，使用別名聲明來(lái)定義類型的別名：
using SI = Sales_item; // SI is a synonym for Sales_item
用 using 關(guān)鍵字作為別名聲明的開始箕别，其后緊跟別名和等號(hào)铜幽，其作用是把等號(hào)左側(cè)的名字規(guī)定成等號(hào)右側(cè)類型的別名。
指針串稀、常量和類型別名
typedef char *pstring;
const pstring cstr = 0; // cstr is a constant pointer to char
const pstring *ps; // ps is a pointer to a constant pointer to char
const char *cstr = 0; // wrong interpretation of const pstring cstr, cstr use a pointerto const char
類型 pstring 是類型 char* 的別名除抛。
2.5.2 auto 類型說(shuō)明符
C++ 新標(biāo)準(zhǔn)引入了 auto 類型說(shuō)明符，讓編譯器通過(guò)初始值來(lái)推算變量的類型母截。顯然到忽，auto 定義的變量必須有初始值。
復(fù)合類型清寇、常量和 auto
編譯器推斷出得 auto 類型有時(shí)候和初始值得類型并不完全一樣喘漏，編譯器會(huì)適當(dāng)?shù)馗淖兘Y(jié)果類型使其更符合初始化規(guī)則。
const int ci = i, &cr = ci;
auto b = ci; // b is an int (top-level const in ci is dropped)
auto c = cr; // c is an int (cr is an alias for ci whose const is top-level)
auto d = &i; // d is an int*(& of an int object is int*)
auto e = &ci; // e is const int*(& of a const object is low-level const)
auto 一般會(huì)忽略掉頂層 const颗管，同時(shí)底層 const 則會(huì)保留下來(lái)陷遮。如若希望推斷出的 auto 類型是一個(gè)頂層 const，需要明確指出：
const auto f = ci; // deduced type of ci is int; f has type const int
要在一條語(yǔ)句中定義多個(gè)變量垦江，切記帽馋，符號(hào) & 和 * 只從屬于某個(gè)聲明符搅方，而非基本數(shù)據(jù)類型的一部分，因此初始值必須是同一類型：
auto k = ci, &l = i; // k is int; l is int&
auto &m = ci, *p = &ci; // m is a const int&;p is a pointer to const int
auto &n = i, *p2 = &ci; // error: type deduced from i is int; type deduced from &ci is const int
2.5.3 decltype 類型提示符
C++ 11 新標(biāo)準(zhǔn)引入了第二種類型說(shuō)明符 decltype绽族，它的作用是選擇并返回操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型姨涡。在此過(guò)程中，編譯器分析表達(dá)式并得到它的類型吧慢，卻并不計(jì)算表達(dá)式的值：
decltype(f()) sum = x; // sum has whatever type f returns
2.6 自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
從最基本的層面理解涛漂，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是把一組相關(guān)的數(shù)據(jù)元素組織起來(lái)然后使用它們的策略和方法。
2.6.1 定義 Sales_data 類型
初步定義 Sales_data 如下：
struct Sales_data {
std::string bookNo;
unsigned units_sold = 0;
double revenue = 0.0;
};
這個(gè)類以關(guān)鍵字 struct 開始检诗，緊跟著類名和類體（其中類體部分可以為空）匈仗。類體由花括號(hào)包圍形成了一個(gè)新的作用域。類內(nèi)部定義的名字必須唯一逢慌，但是可以與類外的名字重復(fù)悠轩。
類體右側(cè)表示結(jié)束的花括號(hào)后必須寫一個(gè)分毫，因?yàn)轭愺w后面緊跟變量名以示對(duì)該類型對(duì)象的定義攻泼，所以分號(hào)必不可少：
struct Sales_data { /* ... */ } accum, trans, *salesptr;
// equivalent, but better way to define these objects
struct Sales_data { /* ... */ };
Sales_data accum, trans, *salesptr;
2.6.2 使用 Sales_data 類
2.6.3 編寫自己的頭文件
為了確保各個(gè)文件中類的定義一致火架，類通常被定義在頭文件中，而且類所在頭文件的名字應(yīng)該與類的名字一樣忙菠。例如何鸡，把 Sales_data 類定義在名為 Sales_data.h 的頭文件中。
頭文件一旦被改變牛欢，相關(guān)的源文件必須重新編譯以獲取更新過(guò)的聲明骡男。
預(yù)處理器概述
? 確保頭文件多次包含仍能安全工作的技術(shù)是預(yù)處理器（preprocessor），在編譯之前執(zhí)行傍睹，比如預(yù)處理功能 #include洞翩。
? 還有一項(xiàng)預(yù)處理功能是頭文件保護(hù)符（header guard），頭文件保護(hù)符依賴于預(yù)處理變量（2.3.2 節(jié)焰望，p48）。預(yù)處理變量有兩種狀態(tài)：已定義和未定義已亥。#define 指令把一個(gè)名字設(shè)定為預(yù)處理變量熊赖，另外兩個(gè)指令分別檢查某個(gè)指定的預(yù)處理變量是否已經(jīng)定義：#ifdef 當(dāng)且僅當(dāng)變量已定義時(shí)為真，#ifndef 當(dāng)且僅當(dāng)變量未定義時(shí)為真虑椎。一旦檢查結(jié)果為真震鹉，則執(zhí)行后續(xù)操作直至遇到 #endif 指定為止。
? 使用這些功能就能有效地防止重復(fù)包含的發(fā)生：
#ifndef SALES_DATA_H
#define SALES_DATA_H
#include <string>
struct Sales_data {
std::string bookNo;
unsigned units_sold = 0;
double revenue = 0.0;
};
#endif
預(yù)處理變量無(wú)視 C++ 語(yǔ)言中關(guān)于作用域的規(guī)則捆姜。
