C++数据类型

 

1. 原始类型

C++ 中的原始类型包括整型（integral types）、浮点型（floating-point types）、字符型（character types）、布尔型（boolean types）以及空指针类型（nullptr_t）。

（1）整型

整型是 C++ 中最基本的类型之一，可以分为带符号（signed）和无符号（unsigned）两种类型。主要的整型类型包括：

char：1 字节，用于存储字符或者小整数，带符号类型。
short：2 字节，用于存储比 char 大但比 int 小的整数，带符号类型。
int：通常为 4 字节，用于存储正负整数，带符号类型。
long：通常为 8 字节，用于存储比 int 大的整数，带符号类型。
long long：通常为 8 字节，用于存储更大的整数，带符号类型。

以上整型类型还可以加上 unsigned 修饰符，表示无符号类型。

（2）浮点型

浮点型用于存储实数。主要的浮点型类型包括：

float：4 字节，单精度浮点数。
double：8 字节，双精度浮点数。
long double：通常为 16 字节，更高精度的浮点数。

（3）字符型

字符型用于存储字符。C++ 中的字符型有两种类型：

char：1 字节，用于存储 ASCII 码或者扩展 ASCII 码字符。
wchar_t：2 或 4 字节（根据编译器而定），用于存储 Unicode 字符。

（4）布尔型

布尔型用于存储真（true）假（false）值，布尔型只占用一个字节的空间。

（5）空指针类型

空指针类型是 C++11 新增的类型，用于表示空指针，只有一个取值，即 nullptr。

2. 复合类型

C++ 中复合类型是由原始类型定义的，包括：指针、数组、结构体和联合等。

（1）指针

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址。指针可以指向任何数据类型（包括原始类型和复合类型）。在 C++ 中，我们使用 * 运算符来声明指向某一类型的指针。如：

int var = 10;
int *ptr;
ptr = &var;

上述代码，ptr 是一个指向 int 类型变量 var 的指针。

（2）数组

数组是一种存储相同数据类型元素的集合。C++ 中使用 [] 运算符来定义数组。例如：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

上述代码定义了一个由 5 个 int 类型元素组成的数组，可以通过下标来访问数组元素。例如：arr[0] 表示数组的第一个元素。

（3）结构体

结构体是一种自定义的数据类型，可由多个不同类型的数据成员组成。在 C++ 中，使用 struct 关键字来定义结构体。例如：

struct Person {
    char name[20];
    int age;
    float height;
};

上述代码定义了一个名为 Person 的结构体，其包含三个数据成员：name、age 和 height。我们可以通过 . 运算符来访问结构体的数据成员。例如：

Person p;
strcpy(p.name, "张三");
p.age = 18;
p.height = 1.75;

上述代码创建了一个 Person 类型的变量 p，并设置了它的 name、age 和 height 数据成员。

（4）联合

联合是一种特殊的结构体，它的所有数据成员共享同一块内存空间， C++ 中使用 union 关键字来定义联合。例如：

union Number {
    int i;
    float f;
};

上述代码定义了一个名为 Number 的联合，其包含两个数据成员：i 和 f。i 和 f 共享同一块内存空间。我们可以通过 . 运算符来访问联合的数据成员。例如：

Number n;
n.i = 10;
cout << n.f << endl; // 输出 2.31584e-41
n.f = 3.14;
cout << n.i << endl; // 输出 1078523331

上述代码创建了一个 Number 类型的变量 n，并设置了它的 i 和 f 数据成员。由于 i 和 f 共享同一块内存空间，因此改变其中一个数据成员的值会影响另一个数据成员的值。

（5）枚举类型

枚举类型是一种自定义的数据类型，用于表示某些有限的离散值，C++ 中使用 enum 关键字来定义枚举类型。例如：

enum Color {
    RED,
    GREEN,
    BLUE
};

上述代码定义了一个名为 Color 的枚举类型，其包含三个值：RED、GREEN 和 BLUE。枚举类型的值默认从 0 开始自增。可使用枚举值来定义变量。例如：

Color c = BLUE;

上述代码定义了一个名为 c 的 Color 类型的变量，并将其设置为 BLUE。

3. 类型转换

3.1 隐式类型转换

（1）整型提升

在表达式运算中，较小的整型类型（如 char、short）会被自动转换为更大的整型类型（如 int、long）。例如：

char c = 'A';
int i = c + 10;

上述代码字符变量 c 被提升为 int 类型，以便与整数常量 10 相加。

（2）浮点型提升

当一个浮点数参与运算时，如果其它操作数不是浮点数，则其它操作数将被转换为浮点数。例如：

float f = 3.14;
double d = f + 1.0;

上述代码单精度浮点数 f 被隐式转换为双精度浮点数，以便与双精度浮点数常量 1.0 相加。

（3）向下转换

当一种数据类型的取值范围小于另一种数据类型时，较大的数据类型可以被自动转换为较小的数据类型。这种转换称为向下转换，通常需要显式地告诉编译器进行该操作。例如：

int i = 10;
char c = i;

上述代码整数变量 i 被强制转换为 char 类型，并且只保留了低 8 位。

3.2 显式类型转换

C++ 中提供了四种显式类型转换方式：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast 和 const_cast。

（1）static_cast

static_cast 可以用于基本数据类型之间的转换，例如：

int i = 10;
float f = static_cast<float>(i);

上述代码将整型变量 i 转换为浮点型变量 f。

static_cast 还可以用于指针之间的转换，例如：

int *ptr = new int(10);
void *vp = static_cast<void*>(ptr);

上述代码将 int 类型指针 ptr 转换为 void* 类型指针 vp。

（2）dynamic_cast

dynamic_cast 主要用于类层次结构中，用于安全地将基类指针转换为派生类指针，或将派生类指针转换为基类指针。例如：

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

Base *bp = new Derived;
Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp);

上述代码中，基类指针 bp 被转换为派生类指针 dp。

（3）reinterpret_cast

reinterpret_cast 可以将一种指针类型转换为另一种指针类型，或者将整数类型转换为指针类型。使用该方式进行转换时需要特别小心，因为它可以忽略类型之间的任何差异和安全检查。例如：

int i = 10;
char *cp = reinterpret_cast<char*>(&i);

上述代码将整型变量 i 的地址强制转换为 char* 类型指针。

（4）const_cast

const_cast 主要用于去除对象的常量性。例如：

const int ci = 10;
int *ip = const_cast<int*>(&ci);
*ip = 20;   // 此操作会导致未定义行为

上述代码中，常量对象 ci 被强制转换为非常量对象，并且该操作可能会导致未定义行为。

4. 总结（手稿版）

20年前学习C++语言的幼稚记录