C++ | C++ 基础知识 | 类型与声明

一、类型

C++ 包含一整套基本类型，这些类型对应计算机最基本的存储单元并且展现

1.0 布尔值

一个布尔变量（bool）的取值或者是 true 或者是 false，布尔变量常用于表达逻辑运算结果。

bool a = true;
if (a) {
    print("a is true");
}

指针也能被隐式的转换成 bool。其中，非空指针对应 true，值为 nullptr 的指针对应 false。

char a[] = "123";
if (a)  // 与 if(p!=nullptr) 相比使用 if(a) 更好，不但更简洁而且可以直接表达 “p 是否有效的含义”
{
    cout << "Hello World!\n";
}

1.1 字符类型

• char: 默认字符，大小：8位（char 针对不同编译器而言，有可能表示 signed char 也可能表示 unsigned char）
• signed char: 有符号字符，大小：8位，表示区间 -128 ~ 127（-2⁷ ~ 2⁷ - 1）
• unsigned char: 无符号字符，大小：8位，表示区间 0 ~ 255（0 ~ 2⁸ - 1）
• wchar_t: 用于存放 unicode 等更大的字符集，wchar_t 的尺寸依赖于实现
• char16_t: 存放 UTF-16 等 16 位字符集。
• char32_t: 存放 UTF-32 等 32 位字符集。
  UTF-8，UTF-16，UTF-32 都是 Unicode 的一种实现。
  UTF-8: 单字节，不需考虑大端小端问题。
  UTF-16: 编号在0000~FFFF之间的字符，用两个字节表示。编号在10000~10FFFF之间的字符用四个字节表示，需要考虑大小端问题。
  UTF-32: 处理单元为四个字节（一次拿到四个字节进行处理)，需要考虑大小端问题。
  ### 1.2 整数类型
• int: 普通类型，大小 32 位
• sign int: 有符号整型。 大小 32 位
• unsigned int: 无符号整型。
• short ...: 其他类型
  如果需要精确控制整数的尺寸
  C++ 中可使用 中定义的别名。
  C 中可以使用 <_uint8_t.h>，<_uint16_t.h> 等中定义的别名。
  整数字面值常量：
• 八进制：以 0 开头标识一个八进制值。
• 十进制：默认为十进制
• 十六进制：以 0x、x、X 开头标识一个十六进制值。
  编码注意：使用字面量过程中，不能滥用含义不明显的常量，使用字面量常量的时候一般使用枚举或者 #define 结合使用。
  ### 1.3 浮点类型
  浮点类型用于表示浮点数。浮点数是实数在有限内存空间上的是一种近似表示。
• float 单精度。4 个字节，eg: 3.1415926f
• double 双精度。8 个字节，eg: 12234567e34
• long double 扩展精度。8 个字节，eg: 3.1415926l
  ### 1.4 void
  void 属于基本类型，但是只能被用作其他复杂类型的一部分，不存在任何 void 类型的对象。
  void 作用
• 作为函数的返回类型用以说明函数不返回任何实际的值。eg: void f();
• 作为指针的基本类型部分表示指针所指对象的类型未知。eg: void* pv;
  ### 1.5 对齐
  在一写机器的体系结构中，存放变量的字节必须保持一种良好的对齐（alignment）方式，以便硬件在访问数据资源时足够高效。例如：4 字节的 int 应该按（4字节）的边界排列，而 8 字节的 double 有时也应该按字（8字节）的边界排列。
  使用 alignof() 运算符返回实参表达式的对齐情况。

struct Foo {
    int f2;
    double f1;
    char c;
};
struct alignas(16) FooNew
{
    int f2;
    double f1;
    char c;
};
output:
alignof(Foo) -> 8
alignof(FooNew) -> 16

二、声明

2.1 声明结构：

一条声明语句包含5个部分：

• 可选的前置修饰符（static, virtual）
• 基本类型（vector, const int）
• 可选的声明符（p[7]）
• 可选的后缀函数修饰符（const, noexcept）
• 可选的初始化器或函数体（{7,3}, {return x;}）
  eg: const char *kings[] = {"1", "2", "3"};

类型	说明
*	指针
*const	常量指针
*volatile	volatile 指针
&	左值引用
&&	右值引用
auto	函数（使用后置返回类型）
[]	数组
()	函数
->	从函数返回

2.2 声明多个名字

C++ 允许在同一条声明语句中声明多个名字，eg: int x,y;

2.3 作用域

• 局部作用域：函数或者 lambda 表达式中声明的名字称为局部名字。局部名字的作用域从声明处开始，到声明语句所在的块结束为止。
• 类作用域：类成员名字的作用域从类声明的 { 开始，到类声明的结束为止。
• 名字空间作用域：如果某个名字控件位于任意函数 lambda 表达式，类，枚举类或者其他名字空间的外部，则定义在该名字控件中的名字为名字控件成员名字。名字空间成员名字的作用域从声明语句开始，到名字空间结束为止。名字空间名字能被其他翻译单元访问。
• 全局作用域：从函数声明处开始，到声明语句所在的文件末尾为止。
• 语句作用域：定义在 for，while，if，switch 语句的（）部分，则该名字位于语句作用域中。
• 函数作用域：从声明开始到函数体结束。

2.4 初始化

初始化的四种形式：

• X a1{v}; // 推荐使用这种形式进行初始化
• X a2 = {v};
• X a3 = v;
• X a4();
  eg: vector v1 {99} // v1 包含 1 个元素，该元素的值是 99
  vector v2(99) // v2 包含 99 个元素，每个元素的默认值是 0

建议使用{}进行初始化，使用{}的初始化称为 列表初始化，能防止窄化转换。

• 如果一种整型存不下另一种整型的值，则后者不会被转换成前者。 char <-> int
• 如果一种浮点型存不下另一种浮点型的值，则后者不会被转换成前者。double <-> float
• float 与 int 不能互转。

2.5 初始化

推断类型 auto 和 decltype()
C++ 提供了两种从表达式中腿短年数据类型的机制：

• auto 根据对象的初始化器推断对象的数据类型，可能是变量、const（编译期和运行时常量）、constexpr（编译期常量）的类型。

// 当声明语句中的变量含有初始化器时，无须显示的指定变量的类型，只要让变量取其初始化器的类型即可。
int a1 = 123;
auto a2 = 123;
void f(vector<int>& v)
{
    for(const auto& x:v) {  //x 的类型是 const int&
    }
}

auto 参数当表达式类型越难读懂，越难书写时，auto就越有用。
当使用 auto 关键字时, 选择 = 要比 {} 更好。

• decltype()推断对象不是一个简单的初始化器，有可能是函数的返回类型或者类成员的类型。
  当我们既想推断得到类型，又不想在此过程中定义一个初始化的变量，此时，我们应该使用声明类型修饰符 decltype(expr)。其中，推断所得的结果是 expr 的声明类型。它的作用是选择并返回操作数的数据类型。

int tempA = 2;
decltype(tempA) dclTempA;