C++數據類型
計算機處理的對象是數據,而數據是以某種特定的形式存在的(例如整數、浮點數、字符等形式)。不同的數據之間往往還存在某些聯系(例如由若干個整數組成一個整數數組)。數據結構指的是數據的組織形式。例如,數組就是一種數據結構。不同的計算機語言所允許使用的數據結構是不同的。處理同一類問題,如果數據結構不同,算法也會不同。例如,對10個整數排序和對包含10個元素的整型數組排序的算法是不同的。
C++的數據包括常量與變量,常量與變量都具有類型。由以上這些數據類型還可以構成更復雜的數據結構。例如利用指針和結構體類型可以構成表、樹、棧等復雜的數據結構。
C++并沒有統一規定各類數據的精度、數值范圍和在內存中所占的字節數,各C++編譯系統根據自己的情況作出安排。表2.1列出了Visual C++數值型和字符型數據的情況。
幾點說明:
1) 整型數據分為長整型(long int)、一般整型(int)和短整型(short int)。在int前面加long和short分別表示長整型和短整型。
2) 整型數據的存儲方式為按二進制數形式存儲,例如十進制整數85的二進制形式為1010101,則在內存中的存儲形式如下圖所示。
3) 在整型符號int和字符型符號char的前面,可以加修飾符signed(表示“有符號”)或unsigned(表示“無符號”)。如果指定為signed,則數值以補碼形式存放,存儲單元中的最高位(bit)用來表示數值的符號。如果指定為unsigned,則數值沒有符號,全部二進制位都用來表示數值本身。例如短整型數據占兩個字節 ,
有符號時,能存儲的最大值為215-1,即32767,最小值為-32768。無符號時,能存儲的最大值為216-1,即65535,最小值為0。有些數據是沒有負值的,可以使用unsigned,它存儲正數的范圍比用signed時要大一倍。
4) 浮點型(又稱實型)數據分為單精度(float)、雙精度(double)和長雙精度(long double)3種,在Visual C++ 6.0中,對float提供6位有效數字,對double提供15位有效數字,并且float和double的數值范圍不同。對float分配4個字節,對double和long double分配8個字節。
5) 表中類型標識符一欄中,方括號[ ]包含的部分可以省寫,如short和short int等效,unsigned int和unsigned等效。
常量的值是不能改變的,一般從其字面形式即可判別是否為常量。常量包括兩大類,即數值型常量(即常數)和字符型常量。如12, 0, -3為整型常量,4.6, -1.23為實型常量,包含在兩個單撇號之間的字符為字符常量,如′a′, ′x′。這種從字面形式即可識別的常量稱為“字面常量”或“直接常量”。
C++常量(C++數值常量、字符串常量、符號常量)
數值常量
數值常量就是通常所說的常數。在C++中,數值常量是區分類型的,從字面形式即可識別其類型。
整型常量(整數)的類型
在上一節中已知道:整型數據可分為int, short int,long int以及unsigned int, unsigned short, unsigned long等類別。整型常量也分為以上類別。為什么將數值常量區分為不同的類別呢?因為在進行賦值或函數的參數虛實結合時要求數據類型匹配。
那么,一個整型常量怎樣從字面上區分為以上的類別呢?
一個整數,如果其值在-32768~+32767范圍內,認為它是short int型,它可以賦值給short int型?int型和long int型變量。
一個整數,如果其值超過了上述范圍,而在-2147483648~+2147483647范圍內,則認為它是long int型,可以將它賦值給一個int或long int型變量。
如果某一計算機系統的C++版本(例如Visual C++)確定int與long int型數據在內存中占據的長度相同,則它們能夠表示的數值的范圍相同。因此,一個int型的常量也同時是一個long int型常量,可以賦給int型或long int型變量。
常量無unsigned型。但一個非負值的整數可以賦值給unsigned整型變量,只要它的范圍不超過變量的取值范圍即可。
一個整型常量可以用3種不同的方式表示:
十進制整數。如1357, -432, 0等。在一個整型常量后面加一個字母l或L,則認為是long int型常量。例如123L, 421L, 0L等,這往往用于函數調用中。如果函數的形參為long int,則要求實參也為long int型,此時用123作實參不行,而要用123L作實參。
八進制整數。在常數的開頭加一個數字0,就表示這是以八進制數形式表示的常數。如020表示這是八進制數20,即(20)8,它相當于十進制數16。
十六進制整數。在常數的開頭加一個數字0和一個英文字母X(或x),就表示這是以十六進制數形式表示的常數。如0X20表示這是十六進制數20,即(20)16,它相當于十進制數32。
浮點數的表示方法
一個浮點數可以用兩種不同的方式表示:
1) 十進制小數形式。如21.456, -7.98等。它一般由整數部分和小數部分組成,可以省略其中之一(如78.或.06, .0),但不能二者皆省略。C++編譯系統把用這種形式表示的浮點數一律按雙精度常量處理,在內存中占8個字節。如果在實數的數字之后加字母F或f,表示此數為單精度浮點數,如1234F, -43f,占4個字節。如果加字母L或l,表示此數為長雙精度數(long double),在GCC中占12個字節,在Visual C++ 6.0中占8個字節。
2) 指數形式(即浮點形式)。一個浮點數可以寫成指數形式,如3.14159可以表示為0.314159×101, 3.14159×100, 31.4159×10-1, 314.159×10-2等形式。在程序中應表示為:0.314159e1, 3.14159e0, 31.4159e-1, 314.159e-2,用字母e表示其后的數是以10為底的冪,如e12表示1012。其一般形式為:
數符 數字部分 指數部分
上面各數據中的0.314159, 3.14159, 31.4159, 314.159 等就是其中的數字部分。可以看到:由于指數部分的存在,使得同一個浮點數可以用不同的指數形式來表示,數字部分中小數點的位置是浮動的。例如:
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a=0.314159e1; a=3.14159e0; a=31.4159e-1; a=314.159e-2; |
以上4個賦值語句中,用了不同形式的浮點數,但其作用是相同的。
在程序中不論把浮點數寫成小數形式還是指數形式,在內存中都是以指數形式(即浮點形式)存儲的。例如不論在程序中寫成314.159或314.159e0, 31.4159e1, 3.14159e2, 0.314159e3等形式,在內存中都是以規范化的指數形式存放,
數字部分必須小于1,同時,小數點后面第一個數字必須是一個非0數字,例如不能是0.0314159。因此314.159和314.159e0, 31.4159e1, 3.14159e2, 0.314159e3在內存中表示成0.314159×103。存儲單元分為兩部分,一部分用來存放數字部分,一部分用來存放指數部分。為便于理解,在圖2.3中是用十進制表示的,實際上在存儲單元中是用二進制數來表示小數部分,用2的冪次來表示指數部分的。
對于以指數形式表示的數值常量,也都作為雙精度常量處理。
字符常量
1) 普通的字符常量
用單撇號括起來的一個字符就是字符型常量。如'a', '#', '%', 'D'都是合法的字符常量,在內存中占一個字節。注意:
字符常量只能包括一個字符,如'AB' 是不合法的。
字符常量區分大小寫字母,如'A'和'a'是兩個不同的字符常量。
撇號(')是定界符,而不屬于字符常量的一部分。如cout<<'a';輸出的是一個字母"a",而不是3個字符"'a' "。
2) 轉義字符常量
除了以上形式的字符常量外,C++還允許用一種特殊形式的字符常量,就是以 "\"開頭的字符序列。例如,'\n'代表一個"換行"符。"cout<<'\n'; " 將輸出一個換行,其作用與"cout<<endl; " 相同。這種"控制字符",在屏幕上是不能顯示的。在程序中也無法用一個一般形式的字符表示,只能采用特殊形式來表示。
3) 字符數據在內存中的存儲形式及其使用方法
將一個字符常量存放到內存單元時,實際上并不是把該字符本身放到內存單元中去,而是將該字符相應的ASCII代碼放到存儲單元中。如果字符變量c1的值為'a',c2的值為'b',則在變量中存放的是'a'的ASCII碼97,'b' 的ASCII碼98,如圖2.4(a)所示,實際上在內存中是以二進制形式存放的,
既然字符數據是以ASCII碼存儲的,它的存儲形式就與整數的存儲形式類似。這樣,在C++中字符型數據和整型數據之間就可以通用。一個字符數據可以賦給一個整型變量,反之,一個整型數據也可以賦給一個字符變量。也可以對字符數據進行算術運算,此時相當于對它們的ASCII碼進行算術運算。
【例】將字符賦給整型變量。
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#include <iostream> using namespace std; int main( ) { int i, j; //i和j是整型變量 i= 'A' ; //將一個字符常量賦給整型變量i j= 'B' ; //將一個字符常量賦給整型變量j cout<<i<< ' ' <<j<< '\n' ; //輸出整型變量i和j的值,'\n' 是換行符 return 0; } |
執行時輸出
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65 66 |
i和j被指定為整型變量。但在第5和第6行中,將字符'A'和'B'分別賦給i和j,它的作用相當于以下兩個賦值語句:
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i=65;j=66; |
因為'A'和'B'的ASCII碼為65和66。在程序的第5和第6行是把65和66直接存放到i和j的內存單元中。因此輸出65和66。
可以看到:在一定條件下,字符型數據和整型數據是可以通用的。但是應注意字符數據只占一個字節,它只能存放0~255范圍內的整數。
【例】字符數據與整數進行算術運算。下面程序的作用是將小寫字母轉換為大寫字母。
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#include <iostream> using namespace std; int main( ) { char c1,c2; c1= 'a' ; c2= 'b' ; c1=c1-32; c2=c2-32; cout<<c1<< ' ' <<c2<<endl; return 0; } |
運行結果為
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A B |
'a'的ASCII碼為97,而'A'的ASCII碼為65,'b'為98,'B'為66。從ASCII代碼表中可以看到每一個小寫字母比它相應的大寫字母的ASCII代碼大32。C++符數據與數值直接進行算術運算,'a'-32得到整數65,'b'-32得到整數66。將65和66存放在c1,c2中,由于c1,c2是字符變量,因此用cout輸出c1,c2時,得到字符A和B(A的ASCII碼為65,B的ASCII碼為66)。
字符串常量
用雙撇號括起來的部分就是字符串常量,如"abc","Hello!","a+b","Li ping"都是字符串常量。字符串常量"abc"在內存中占4個字節(而不是3個字節),見圖。
編譯系統會在字符串最后自動加一個'\0'作為字符串結束標志。但'\0'并不是字符串的一部分,它只作為字符串的結束標志。如
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cout<< "abc" <<endl; |
輸出3個字符abc,而不包括'\0'。
注意: "a"和'a'代表不同的含義,"a"是字符串常量,'a' 是字符常量。前者占兩個字節,后者占1個字節。請分析下面的程序片段:
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char c; //定義一個字符變量 c= 'a' ; //正確 c= "a" ; //錯誤,c只能容納一個字符 |
請思考:字符串常量"abc\n"包含幾個字符?不是5個而是4個字符,其中"\n"是一個轉義字符。但它在內存中占5個字節(包括一個"\0"字符) 。編譯系統遇到"\"時就會把它認作轉義字符的標志,把它和其后的字符一起作為一個轉義字符。
如果"\"后面的字符不能與"\"組成一個合法的轉義字符(如"\c"),則在編譯時顯示出錯信息。如果希望將"\"字符也作為字符串中的一個字符,則應寫為"abc\\n",此時字符包括5個字符,即a,b,c,\,n。如果有以下輸出語句:
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cout<< "abc\\\n" <<endl; |
則會輸出:
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abc\ (然后換行) |
同理執行
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cout<< "I say \"Thank you!\"\n" ; |
的輸出是:
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I say "Thank you!" |
如果在一個字符串中最后一個字符為"\",則表示它是續行符,下一行的字符是該字符串的一部分,且在兩行字符串間無空格。如
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cout<< "We must study C\ //本行最后的" \"后面的空格和換行均不起作用 ++ hard! "; //本行的字符緊連在上一行最后的" \"前面字符之后 |
則輸出:
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We must study C++ hard! |
符號常量
為了編程和閱讀的方便,在C++程序設計中,常用一個符號名代表一個常量,稱為符號常量,即以標識符形式出現的常量。
【例】符號常量的使用。
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#include <iostream> using namespace std; #define PRICE 30 //注意這不是語句,末尾不要加分號 int main ( ) { int num,total; num=10; total=num * PRICE; cout<< "total=" <<total<<endl; return 0; } |
程序中用預處理命令#define指定PRICE在本程序單位中代表常量30,此后凡在本程序單位中出現的PRICE都代表30,可以和常量一樣進行運算,程序運行結果為
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total=300 |
請注意符號常量雖然有名字,但它不是變量。它的值在其作用域(在本例中為主函數)內是不能改變的,也不能被賦值。如用賦值語句"PRICE=40;"給PRICE賦值是錯誤的。 使用符號常量的好處是:含義清楚,在需要改變一個常量時能做到"一改全改"。 如:
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#define PRICE 35 |