「C++系列」C++ 数据类型

文章目录

  • 一、C++ 数据类型
  • 二、C++ 数据类型占位与范围
  • 三、类型转换
    • 1. 隐式类型转换（Automatic Type Conversion）
    • 2. 显式类型转换（Explicit Type Conversion）
    • 3. 示例代码
  • 四、数据类型案例
    • 1. 整型
    • 2. 浮点型
    • 3. 字符型
    • 4. 布尔型
    • 5. 枚举类型
    • 6. 指针类型
    • 7. 引用类型
  • 五、相关链接

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一、C++ 数据类型

C++ 数据类型定义了存储在变量中的数据的种类，不同的数据类型决定了数据在内存中的存储方式，以及它们可以执行的操作。以下是C++中的基本数据类型：

  1. 整型（Integer Types）：
  • int：有符号整数类型，根据编译器和系统架构的不同，其大小通常为16位、32位或64位。
  • short：有符号短整型，通常比int小。
  • long：有符号长整型，通常比int大。
  • long long：有符号长长整型，比long更大。
  • 无符号整型：每种整型都有对应的无符号版本（例如unsigned int、unsigned short、unsigned long、unsigned long long），它们只能存储非负整数。
  1. 浮点型（Floating-Point Types）：
  • float：单精度浮点型，用于存储带小数点的数，通常占用4个字节。
  • double：双精度浮点型，比float具有更高的精度和更大的范围，通常占用8个字节。
  • long double：长双精度浮点型，比double具有更高的精度。
  1. 字符型（Character Types）：
  • char：字符型，用于存储单个字符（如字母、数字、标点符号等）。实际上，char是整型的一种特殊形式，可以参与整数运算。字符类型有char、signed char、unsigned char之分，具体有无符号由编译器决定。
  1. 布尔型（Boolean Type）：
  • bool：布尔型只有两个值：true和false，常用于条件判断和逻辑运算。在C++中，布尔类型会被自动转换为整型，其中true对应的整数值为1，false对应的整数值为0。
  1. 宽字符型（Wide Character Type）：
  • wchar_t：用于存储宽字符（如Unicode字符）。
  1. 枚举类型（Enumeration Types）：
  • 枚举类型是一种用户定义的数据类型，允许为整数常量指定一个名称，使代码更易于阅读和维护。例如：enum Color { RED, GREEN, BLUE };
  1. 指针类型（Pointer Types）：
  • 指针类型是一种特殊的数据类型，用于存储内存地址。指针变量可以指向任何类型的内存地址，包括变量、数组、函数等。
  1. 引用类型（Reference Types）：
  • 引用是C++中的另一种特殊数据类型，允许为变量创建一个别名。引用在声明时必须初始化，并且一旦初始化，就不能再指向其他变量。

二、C++ 数据类型占位与范围

类型位范围
char1 个字节-128 到 127 或者 0 到 255
unsigned char1 个字节0 到 255
signed char1 个字节-128 到 127
int4 个字节-2147483648 到 2147483647
unsigned int4 个字节0 到 4294967295
signed int4 个字节-2147483648 到 2147483647
short int2 个字节-32768 到 32767
unsigned short int2 个字节0 到 65,535
signed short int2 个字节-32768 到 32767
long int8 个字节-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
signed long int8 个字节-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
unsigned long int8 个字节0 到 18,446,744,073,709,551,615
float4 个字节精度型占4个字节（32位）内存空间，+/- 3.4e +/- 38 (~7 个数字)
double8 个字节双精度型占8 个字节（64位）内存空间，+/- 1.7e +/- 308 (~15 个数字)
long long8 个字节双精度型占8 个字节（64位）内存空间，表示 -9,223,372,036,854,775,807 到 9,223,372,036,854,775,807 的范围
long double16 个字节长双精度型 16 个字节（128位）内存空间，可提供18-19位有效数字。
wchar_t2 或 4 个字节1 个宽字符

三、类型转换

在C++中，类型转换（也称为类型强制或类型转换）是将一个数据类型的值转换为另一个数据类型的值的过程。C++支持几种类型的类型转换，包括隐式类型转换（也称为自动类型转换）和显式类型转换（也称为强制类型转换）。

1. 隐式类型转换（Automatic Type Conversion）

隐式类型转换是编译器自动执行的，而无需程序员明确指定。这种转换通常发生在以下情况：

  • 当一个较小的数据类型（如int）被赋值给一个较大的数据类型（如long）时。
  • 当一个整数被赋值给一个浮点类型（如float或double）时。
  • 当表达式中涉及到混合类型的操作数时（例如，int和double相加）。

2. 显式类型转换（Explicit Type Conversion）

显式类型转换需要程序员明确指定。在C++中，有几种显式类型转换的方法：

  1. C风格的类型转换：
    使用()来指定要转换的目标类型。例如：
int x = 10;
double y = (double)x; // 将int转换为double
  1. C++风格的类型转换：
    C++提供了四种新的类型转换运算符，它们提供了更好的类型安全和可读性。
  • static_cast：用于基本数据类型之间的转换，以及类的向上/向下转型（无危险情况）。
  • dynamic_cast：主要用于类的向上/向下转型，特别是在继承层次结构中。只适用于指向对象的指针或引用。
  • const_cast：用于删除或添加常量性。
  • reinterpret_cast：进行底层的重新解释转换，如指针类型之间的转换。这种转换高度不安全，应谨慎使用。

示例：

int x = 10;
double y = static_cast<double>(x); // 使用static_cast进行转换

3. 示例代码

下面是一个包含各种类型转换的示例代码：

#include <iostream>

class Base {};
class Derived : public Base {};

int main() {
    int a = 10;
    double b = static_cast<double>(a); // 显式类型转换（基本类型）

    Derived* d = new Derived();
    Base* b_ptr = d; // 隐式类型转换（向上转型）
    // Derived* d2 = static_cast<Derived*>(b_ptr); // 显式向上转型是安全的，但这里没有实际必要
    Derived* d2 = dynamic_cast<Derived*>(b_ptr); // 显式向下转型（需要dynamic_cast）

    const int c = 20;
    int* non_const_ptr = const_cast<int*>(&c); // 移除const属性（危险）

    int* int_ptr = reinterpret_cast<int*>(0x1234); // 底层重新解释转换（高度危险）

    std::cout << "a as double: " << b << std::endl;
    std::cout << "d2 points to a Derived object: " << (d2 == d ? "true" : "false") << std::endl;

    // 注意：不要解引用non_const_ptr或依赖int_ptr，因为它们是不安全的

    delete d; // 不要忘记释放内存

    return 0;
}

dynamic_cast在运行时检查转换是否有效，如果转换无效（例如，将指向基类对象的指针向下转型为派生类，而该基类对象实际上并不是派生类的实例），则dynamic_cast会返回空指针（对于指针）或抛出异常（对于引用）。这是dynamic_cast相比static_cast更安全的一个方面。

四、数据类型案例

一些C++数据类型的详细案例代码，涵盖了整型、浮点型、字符型、布尔型、枚举类型、指针类型、引用类型以及用户自定义类型（如结构体和类）。

1. 整型

#include <iostream>

int main() {
    int intVar = 10;
    short shortVar = 20;
    long longVar = 3000000000;
    unsigned int unsignedIntVar = 4294967295U; // 最大的无符号int值（取决于系统）

    std::cout << "intVar: " << intVar << std::endl;
    std::cout << "shortVar: " << shortVar << std::endl;
    std::cout << "longVar: " << longVar << std::endl;
    std::cout << "unsignedIntVar: " << unsignedIntVar << std::endl;

    return 0;
}

2. 浮点型

#include <iostream>

int main() {
    float floatVar = 3.14f;
    double doubleVar = 3.141592653589793238;

    std::cout << "floatVar: " << floatVar << std::endl;
    std::cout << "doubleVar: " << doubleVar << std::endl;

    return 0;
}

3. 字符型

#include <iostream>

int main() {
    char charVar = 'A';
    char anotherCharVar = 65; // ASCII码值，等同于'A'

    std::cout << "charVar: " << charVar << std::endl;
    std::cout << "anotherCharVar: " << anotherCharVar << std::endl;

    return 0;
}

4. 布尔型

#include <iostream>

int main() {
    bool boolVar = true;

    if (boolVar) {
        std::cout << "boolVar is true" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "boolVar is false" << std::endl;
    }

    boolVar = false;
    std::cout << "boolVar is now " << (boolVar ? "true" : "false") << std::endl;

    return 0;
}

5. 枚举类型

#include <iostream>

enum Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color myColor = RED;

    switch (myColor) {
        case RED:
            std::cout << "The color is red." << std::endl;
            break;
        case GREEN:
            std::cout << "The color is green." << std::endl;
            break;
        case BLUE:
            std::cout << "The color is blue." << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "Unknown color." << std::endl;
    }

    return 0;
}

6. 指针类型

#include <iostream>

int main() {
    int num = 10;
    int* ptr = &num; // ptr指向num的内存地址

    std::cout << "Value of num: " << num << std::endl;
    std::cout << "Address of num: " << &num << std::endl;
    std::cout << "Value of ptr (num's address): " << ptr << std::endl;
    std::cout << "Value pointed by ptr (num's value): " << *ptr << std::endl;

    return 0;
}

7. 引用类型

#include <iostream>

int main() {
    int num = 10;
    int& ref = num; // ref是num的引用

    std::cout << "Value of num: " << num << std::endl;
    std::cout << "Value of ref (same as num): " << ref << std::endl;

    ref = 20; // 修改ref也会修改num
    std::cout << "After modification, value of num: " << num << std::endl;

    return 0;
}

五、相关链接

  1. Visual Studio Code下载地址
  2. Sublime Text下载地址
  3. 「C++系列」C++简介、应用领域
  4. 「C++系列」C++ 基本语法

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