[C++知识库]C++变量和基本类型

基本内置类型

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

1. 不同平台下基本类型的字节数

数据类型long long 是在C++11中新定义的。

2. 算数类型的最小尺寸

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

3. 数据类型选择的经验准则

• 当知晓数值不可能为负时，选用无符号类型
• 使用int执行整数运算，short常常太小，long和int一般尺寸一样。如果int不够，用long long。
• 在算数表达式中不要使用char或bool，使用char特别容易出问题。如果要使用一个不大的整数，那么明确执行为signed char或unsigned char。
• 执行浮点数运算用double，float通常进度不够而且两者计算代价相差无几。Long double一般没有必要，且消耗不容忽视。

4. 有符号类型和无符号类型

• 无符号类型赋值超出其范围，结果是取模后的值。如unsigned char c = -1; //假设char占8bit，c的值为255
• 有符号类型赋值超出其范围，结果未定义。如signed char c2 = 256; //假设char占8bit，c2的值未定义
• 切勿混用带符号类型和无符号类型。
• 算数表达式中既有无符号数又有带符号数，带符号的数会转换成无符号的数

5.初始化与赋值

初始化和赋值是两个完全不同的操作。

• 定义于任何函数体外的之外的变量被初始化成0
• 定义于函数体(块作用域)内的内置类型的对象如果没有初始化，则其值未定义。养成初始化内置变量的习惯。
• 类的对象如果没有显式地初始化，则其值由类确定。

6. 声明与定义

• 声明使得一个名字为程序所知，定义会申请存储空间，还可能为其赋初始值
• (分离式编译) 如果想声明一个变量而非定义它，就在变量名前添加关键字extern，而且不要显式地初始化变量
• 对于复杂的声明语句，可以从变量名从右往左理解
• 变量能且只能被定义一次，但是可以被多次声明

7. C++关键字

8. const

8.1 初始化

默认状态下，const对象仅在文件内有效。

在编译的过程中，编译器会把所有用到该const变量的地方都替换成相应的值。所以编译器必须知道变量的初始值,如果存在多个文件的情况下，每个文件必须知道const的初始值（const对象也必须初始化）。但由于默认状态下，const对象仅在文件内有效，当多个文件同时出现同名的const变量时，其实就相当于分别定义了不同的变量。

如果想只定义一次怎么做呢？

只需要无论是声明还是定义都标记extern关键字即可。

//file1.cpp
extern const i=1;
//file2.cpp
extern const i;

如果想要在多个文件之间共享const 对象，必须在变量之前添加extern关键字

8.2 const引用

定义：把引用绑定到const对象上，即为对常量的引用(reference to const)。
引用类型必须与其所引用对象类型一致(但是有两个例外)，

8.2.1 与普通引用不同的是不能让非常量引用指向一个常量变量。

    int i= 0;
    const int &ci = i; 
    int &ri = ci;

因为非常量引用可以修改它所绑定的对象，但是常量引用不能,如果非常量引用指向一个常量变量合理的话，那么非常量引用可以修改它所绑定的对象的值，这显然是不正确的。

8.2.2 初始化常量引用时允许将以任意表达式作为初始值，只要表达式的结果能转换成对应类型即可。

8.2.2.1允许常量引用绑定分常量的对象、字面值，甚至一个一般表达式

    double dval = 3.14;
    const int &ri = dval;
    std::cout<<"dval:"<<dval<<std::endl;
    std::cout<<"ri:"<<ri<<std::endl;

编译器会将上面代码变成：

    const int temp= dval;
    const int &ri = temp;
    std::cout<<"dval:"<<dval<<std::endl;
    std::cout<<"ri:"<<ri<<std::endl;

在这种情况下面,ri绑定了一个临时量

ri不是常量引用的时候会发生错误:

    double dval = 3.14;
    int &ri = dval; // error: invalid initialization of non-const reference of type ‘int&’ from an rvalue of type ‘int’
    std::cout<<"dval:"<<dval<<std::endl;
    std::cout<<"ri:"<<ri<<std::endl;

编译器会将上面代码变成：

    int temp= dval;
    int &ri = temp;
    std::cout<<"dval:"<<dval<<std::endl;
    std::cout<<"ri:"<<ri<<std::endl;

由于临时值的特殊性，程序员并不能操作临时值，而且临时值随时可能被释放掉，所以，一般说来，修改一个临时值是毫无意义的，据此，c++编译器加入了临时值不能作为非const引用的这个语义限制。

8.2.2.2 const引用可能用一个非const对象

    int i =0;
    int &ri = i;
    const int &ci = i;
    ci = 2; // error: assignment of read-only reference ‘ci’

常量引用仅对引用可参与的操作做出限定,对于引用的对象本身是不是一个长量未作限定

8.3 const与指针

指针的类型必须与其所指对象的类型一致(但是有两个例外)

1. 允许一个指向常量的指针指向一个非常量对象.

和const引用差不多,指针常量的指针也没有规定所指的对象必须是一个常量

8.3.1 指向常量的指针和常量指针

指向常量的指针(指针可以改变，指针的值不可变)：

const int x=1;
const int *p = &x;//p为指向常量x的指针
int *p = &x; //错误，因为p只是个普通指针

常量指针（不变的指针而不是指针指向的值）：

int x=0;
int *const p = &x;//p为常量指针（允许一个指向常量的指针指向一个非常量对象.）
const int xx=0;
const int *const pp= &xx;//pp为指向常量的常量指针(

    int x=0;
    int y = 11;
    const int *p = &x;//p为常量指针（允许一个指向常量的指针指向一个非常量对象.）
    int  *const cp = &x;
    const int *const pp= &x;//pp为指向常量的常量指针

    x = 1;
    std::cout<<"x:"<<x<<std::endl;
    std::cout<<"*p:"<<*p<<std::endl;
    std::cout<<"*cp:"<<*cp<<std::endl;
    std::cout<<"*PP:"<<*pp<<std::endl;
    p = &y;
    *p = 11; // error: assignment of read-only location ‘* p’
    *cp = 12;
     cp = &y;// error: assignment of read-only variable ‘cp’
    std::cout<<"*p:"<<*p<<std::endl;
    std::cout<<"*cp:"<<*cp<<std::endl;

总结:

常量指针,指针本身是一个常量，不可以改变指向的对象,但是可以改变指向对象的值,可以使用解引符改变地址所指向的值
指向常量的指针,可以重新指定指向新的对象,但是不可以改变对象的值.

    int errNumb =0;
    int *const curErr = &errNumb; // curerr 将一直指向errNumb errNumb 的值变化了curerr的值也跟着变化
    const double pi = 3.14159;
    const double *const pip = π // pip 是一个指向常量对象的常量指针
    std::cout<<"curErr:"<<*curErr<<std::endl;
    std::cout<<"pip:"<<*pip<<std::endl;
    errNumb =1;
    std::cout<<"curErr:"<<*curErr<<std::endl;

输出:
curErr:0
pip:3.14159

8.3.2 顶层const和底层const

指针如果添加const修饰符时有两种情况：

顶层const:表示指针本身是一个常量
底层const:表示指针所指向的对象是一个常量

9. constexpr 和常量表达式

常量表达式（const experssion）：是指
1.值不会改变 并且
2.在编译过程就能得到计算结果的表达式。

字面量属于常量表达式，用常量表达式初始化的const对象也是常量表达式。

9. 2 constexpr

1. 变量：
   一般来说，如果 你认定变量是一个常量表达式,那就把它声明成constexpr类型
2. 函数:
   constexpr函数是指能用于常量表达式的函数。
   应遵循的约定：函数返回类型及所有形参的类型都是字面值类型，而且函数体中必须有且只有一条return 语句。
   constexpr函数体内可以有其他语句，只要这些语句在运行时不执行任何操作。（例如，空语句、类型别名和using声明等）
   constexpr函数被隐式地指定为内联函数。

9. 3 字面值类型

常量表达式的值需要在编译时就得到计算，因此对声明constexpr时用到的类型必须有所限制。因为这些类型一般比较简单，值也显而易见、容易得到，就把它们称为“字面值类型”（literal type）。

字面值类型范围:

算术类型、引用和指针都属于字面值类型。某些类也是字面值类型，它们可能含有constexpr函数成员。自定义类Sales_item、IO库、string类型不属于字面值类型。

9. 3.1 constexpr 和指针

尽管指针和引用可以定义成constexpr，但它们的初始值受到严格限制。一个constexpr指针的初始值必须是nullptr、0或存储于某个固定地址中的对象。

constexpr int *q = nullprt 等价于 int const *q = nullprt

函数体内定义的变量一般来说并非存放在固定地址中，因此constexpr指针不能指向这样的变量。定义于函数体外的对象其地址固定不变，能用来初始化constexpr指针。

允许函数定义一类有效范围超出函数本身的变量，如局部静态变量，这类变量和定义在函数体之外的变量一样有固定地址，因此constexpr引用能绑定到这样的变量上，constexpr指针也能指向这样的变量。

10. 处理类型

10.1 类型别名

1. typeof

typedef double a;
typedef wages base,*p; //等价于 double base ，*p;

2. using

using SI = Sales_item;
SI item;//等价于 Sales_item item;

10.2 auto 类型