C++ Primer 5 CH2 变量和基本类型

• C++ 是一种静态数据类型语言，它的类型检查发生在编译时。因此，编译器需要知道每一个变量对应的数据类型。

2.1 基本内置类型

• 算术类型
  
  
• C++ 标准并没有规定带符号类型应如何表示，但是约定了在表示范围内正值和负值的量应当平衡。
• 如何选择类型
  
  
• 类型转换
  
  
• 当一个算数表达式中既有无符号数又有 int 值时，int 值会转换成无符号数。
• 默认情况下，十进制面值是带符号数，八进制和十六进制字面值既可能是带符号的也可能是无符号的。
• 转义字符序列被当成是一个字符使用。
  
  
• 指定字面值的类型
  
  

2.2 变量

• 通常情况下，对象是指一块能存储数据并具有某种类型的内存空间。
• 初始化 int a = 0, b(0), c = {0}, d{0};
• 用花括号初始化变量的方法叫做列表初始化，使用列表初始化并且初始值存在丢失的风险时，编译器将报错/警告。
• 默认初始化
  
  内置类型：函数之外，初始化为 0；函数之内，不被初始化。
  
  对象：每个类各自决定初始化对象的方法。
• C++ 支持分离式编译，允许将程序分割为若干文件，每个文件单独编译。为支持分离式编译，C++ 将声明与定义区分开来。
• 变量声明规定了变量的类型和名字，定义除此之外还申请空间，也可能会为变量赋初始值。
• 如果想声明一个变量而非定义它，在变量名前加关键字 extern，例如 extern int a;。
• 变量只能定义一次，但是能声明多次。
• C++ 大多数作用域以花括号分隔，同一名字在不同作用域可能指向不同实体，名字的有效区域起始于名字的声明语句，以声明语句的所在作用域末端为结束。
• 作用域操作符 ::，全局作用域本身没有名字，因此当作用域操作符左边为空时，访问全局变量。

2.3 复合类型

• 通过将声明符写成 &d 的形式来定义引用类型。
• 引用必须初始化，一旦初始化完成，引用将和它的初始值对象绑定在一起。

int a = 0, &b = a;
int c = b; // ok
int d = &b; // invalid conversion from 'int*' to 'int'
int &e = b; // ok
int &f = a * 2 // 不能与表达式绑定

• 除特殊情况，所有引用 / 指针的类型都要和与之绑定的对象严格匹配。
• 引用只能绑定到对象上，不能与字面值或某个表达式的计算结果绑定。
• 指针与引用的区别
  
  指针本身就是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，生命周期内可以先后指向不同的对象；
  
  指针无须在定义时赋初始值。
• 通过将声明符写成 *d 的形式来定义指针类型。

int a = 0;
int *p1 = &a;
int *p2 = p1;

int i = 0;
int *p1 = 0; // ok
int *p2 = i; // invalid conversion from 'int' to 'int*'
double *p3 = &i; // cannot convert 'int*' to 'double*' in initialization

• 指针值

1. 指向一个对象；
2. 指向紧邻对象所占空间的下一个位置；
3. 空指针，没有指向任何对象；
4. 无效指针，编译器不检查此类错误。

• 取地址操作符 &，解引用符 *。
  
  
• 空指针 int *p = nullptr;
• void* 指针可以存放任意对象的地址，不能直接操作void* 指针所指的对象。
• 一条定义语句可能定义出不同类型的变量，虽然基本数据类型一样，但是声明符的形式可以不同。

int i = 0, *p = &i, &r = i;
// i 是一个 int 型的数，p 是一个 int 型指针，r 是一个 int 型引用

• 通过 * 的数目区别指针的级别，比如， ** 表示指向指针的指针， *** 表示指向指针的指针的指针。
• 指向指针的引用

int i = 0, *p, *&r = p;
// 最接近 r 的符号是 &，表示 r 是一个引用
// * 说明 r 引用的是一个指针
r = &i; // 令 p 指向 i
*r = 1; // 将 i 的值改为 1

2.4 const 限定符

• const：变量的值不能改变，const 对象必须初始化。
• 默认情况下，const 对象被设定为仅在文件内有效。当多个文件出现同名的 const 变量时，等同于在不同文件中分别定义了独立的变量。如果希望只在一个文件中定义 const 对象，方法是对于 const 对象，不管是声明还是定义，都添加 extern 关键字。
• 允许一个常量引用（对 const 的引用）绑定到非常量的对象、字面值，甚至是一般表达式。
• 当一个引用不是一个常量引用时，不可以绑定一个临时量。

double dval = 3.14;
const int &r = dval; // 将 r 绑定了临时量 `int tmp = dval`
int &r2 = dval; // 绑定 tmp 而不是 dval，无法通过改变 r2 来改变 dval

• 指向常量的指针不能用于修改其所指对象的值。

int a = 1;
int *p1 = &a; // ok
const int b = 1;
int *p2 = &b; // wrong
const int *p3 = &b; // ok

• 常量指针，指针本身是常量，必须初始化，一旦初始化，值不能改变，这里的不变的是指针本身的值而不是指向的对象。

int a = 0;
int *const p = &a;
// 与 p 最近的是 const，说明 p 本身不变，是个常量
// * 说明 p 是一个指针

• 顶层 const：指针本身是个常量；底层 const：指针所指的对象是一个常量。
• 执行对象的拷贝操作时，顶层 const 不受什么影响，底层 const 有限制：必须具有相同的底层 const 资格，或者数据类型能够转换。
• 常量表达式：值不会改变并且在编译的过程就能得到计算结果。

const int a = 1; // 是
const int b = a + 1; // 是
int c = 1; // 不是
const int d = fun(); // 不是

• 允许将变量声明为 constexpr，表示是一个常量，必须用常量表达式初始化。

2.5 处理类型

• 类型别名

typedef double a, *b; // a 是 double 的同义词，b 是 double* 的同义词
using a = double // a 是 double 的同义词
typedef char *pstring;
const pstring cstr = 0; // cstr 是指向 char 的常量指针
const pstring *ps; // ps 是一个指针，它的对象是指向 char 的常量指针

• auto：让编译器通过初始值推断变量的类型，定义时必须有初始值。
• auto 一般会忽略掉顶层 const，保留底层 const，希望保留顶层 const 需要明确指出。

const int ci = 1;
const auto f = ci;

• decltype 选择并返回操作数的数据类型。

2.6 自定义数据结构

• #define 指令把一个名字设定为预处理变量，#ifdef 指令当且仅当变量已定义时为真，#ifndef 指令当且仅当变量未定义时为真，#endif 指令结束预处理。