前言:

類型一直是C++中最重要的部分，相比于其他高級(jí)語言，C++的類型會(huì)復(fù)雜許多，往往一個(gè)類型匹配錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致程序報(bào)錯(cuò)。

 

一、初始化與賦值

定義：初始化與賦值語句是程序中最基本的語句，功能是將某個(gè)值與一個(gè)對(duì)象關(guān)聯(lián)起來；

• 值：字面量、對(duì)象（變量或常量）所表示的值等
• 標(biāo)識(shí)符（對(duì)象）：變量、常量、引用

初始化的基本操作：

• 1、在內(nèi)存中開辟空間、保存相應(yīng)的數(shù)值；
• 2、在編譯器中構(gòu)造符號(hào)表、將標(biāo)識(shí)符與相關(guān)內(nèi)存空間關(guān)聯(lián)起來；

 

二、 類型概述

下面通過幾點(diǎn)概要說明：

1、類型是編譯期概念，可執(zhí)行程序中不存在類型的概念；

2、C++是強(qiáng)類型語言；

強(qiáng)類型語言定義： 一旦一個(gè)變量被定義類型，如果不經(jīng)過強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，那么它永遠(yuǎn)就是該數(shù)據(jù)類型；

弱類型語言定義： 某一變量被定義類型，該變量可根據(jù)環(huán)境變化自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，不需要強(qiáng)轉(zhuǎn)；

3、引入類型是為了更好描述程序，防止誤用；

4、類型描述的信息：

存儲(chǔ)所需要的大小： （sizeof，標(biāo)準(zhǔn)沒有嚴(yán)格限制，根據(jù)硬件不同字節(jié)數(shù)也不同）
取值空間： （可用std::numeric_limits來判斷，超過范圍可能產(chǎn)生溢出）

#include<iostream>
#include<limits>

int main() {
  int x = 10;

  std::cout << std::numeric_limits<int>::min() << std::endl;    //-2147483648
  std::cout << std::numeric_limits<int>::max() << std::endl;    //2147483647

  std::cout << std::numeric_limits<unsigned int>::min() << std::endl;  //0
  std::cout << std::numeric_limits<unsigned int>::max() << std::endl;  //4294967295
}

由上面程序運(yùn)行結(jié)果可知，無符號(hào)int類型占4個(gè)字節(jié)，也就是32個(gè)比特位，所以最大范圍為232，在不同的硬件下可能不同；

• 對(duì)齊信息（一般存放在內(nèi)存中按類型的對(duì)齊信息的整數(shù)倍存儲(chǔ)，比如int的對(duì)齊信息為4個(gè)字節(jié)，那存儲(chǔ)的空間首地址為4的倍數(shù)，在結(jié)構(gòu)體中，因?yàn)榇嬖趯?duì)齊信息，char也會(huì)按4個(gè)字節(jié)保存）
• 類型可執(zhí)行的操作

 

三、類型分類

類型可以劃分為基本類型和復(fù)雜類型；

基本（內(nèi)建）類型：C++語言中支持的類型，包含以下幾種：

1、數(shù)值類型

字符類型：char、wchar_t、char16_t、char32_t，通常為1個(gè)字節(jié)，表示256個(gè)值，也就是ASCII編碼的字符；
整數(shù)類型：帶符號(hào)整數(shù)類型（short、int、long、long long），無符號(hào)整數(shù)類型（unsigned+帶符號(hào)整數(shù)類型）
浮點(diǎn)類型：float、double、long double

注意：在C++11中引入了固定尺寸的整數(shù)類型，如int32_t等，之前在針對(duì)開發(fā)板的程序中有見過該類型，主要是便于硬件的可移植性：

2、void類型

復(fù)雜類型：由基本類型組合、變種所產(chǎn)生的類型，可能是標(biāo)準(zhǔn)庫引入，或自定義類型；

 

四、字面值及其類型

字面值：在程序中直接表示為一個(gè)具體數(shù)值或字符串的值；

每個(gè)字面值都有其類型，例子如下：

• 整數(shù)字面值（int）：20（十進(jìn)制）、024（八進(jìn)制）、0x14（十六進(jìn)制）
• 浮點(diǎn)數(shù)（double）：1.3、1e8
• 字符字面值（char）： ‘c'、'\n'
• 字符串字面值（char[4]）： “cpp”，注意這里字符串后會(huì)默認(rèn)加/0，所以是四個(gè)字符長度
• 布爾字面值（bool）： True、False

像如果想要定義float類型的數(shù)，可以加入后綴如1.3f；

C++提供了用戶創(chuàng)建自定義后綴的函數(shù)：

#include<iostream>

// 后綴可自行定義，我這里用_bang
int operator "" _bang(long double x)
{
  return (int)x * 2;
}

int main() {
  int x = 7.14_bang;
  std::cout << x << std::endl;
}

上面代碼將7.14的浮點(diǎn)類型轉(zhuǎn)換成整型并增大一倍，可自行定義后綴試一下；

 

五、變量及其類型

變量：對(duì)應(yīng)一段存儲(chǔ)空間，可以改變其中內(nèi)容；

聲明與定義的區(qū)別：不能重定義已經(jīng)初始化的變量，需要加入extern用來聲明；

初始化：全局變量會(huì)默認(rèn)初始化為0，局部變量會(huì)缺省初始化（隨機(jī)數(shù)值）；

 

六、復(fù)合類型

1、指針：一種間接類型；

如上圖為一個(gè)指針p指向一段內(nèi)存，p保存的為val的地址，我們通過打印尺寸可知，指針p為8個(gè)字節(jié)；

特點(diǎn)：

• 可以"指向"不同的對(duì)象；
• 具有相同的尺寸；
• 指針與bool的隱式轉(zhuǎn)換：非空指針可以轉(zhuǎn)換為true、空指針可以轉(zhuǎn)換為false；

注意:兩個(gè)符號(hào)：*（解引用符）、&（取地址符）；

解引用符在不同環(huán)境下含義不同，看如下代碼：

int x = 10;
int* p = &x;  // 表示p為一個(gè)int指針類型
*p;       // 表示解引用，獲取指針指向地址的值

關(guān)于nullptr：

• 一個(gè)特殊的對(duì)象（類型為nullptr_t），表示空指針；
• 類似于C中的NULL，但更加安全；

void 指針*：沒有記錄對(duì)象的尺寸，可以表示任意類型指針，一般作為形參或返回值；

指針對(duì)比對(duì)象：指針復(fù)制成本低，引用成本高；

總結(jié)：指針在程序中的作用，最重要的就是作為參數(shù)傳入，由于數(shù)據(jù)類型可能很大，傳入指針大小固定為8個(gè)字節(jié)，并且指針值為地址可復(fù)制，復(fù)制成本低，并且可在函數(shù)中改變變量的值；

2、引用

取地址符&也有兩個(gè)含義：

int x = 10;
&x;      // 取地址符
int& ret = x;    // 定義ret為一個(gè)引用類型

特點(diǎn)：

• 是對(duì)象的別名，不能綁定字面值（指針也不能指向字面值）；
• 構(gòu)造時(shí)綁定對(duì)象，在其生命周期內(nèi)不能綁定其他對(duì)象（賦值操作會(huì)改變對(duì)象內(nèi)容）；
• 不存在空引用，但可能存在非法引用，總體比指針安全；
• 屬于編譯期概念，在底層還是通過指針實(shí)現(xiàn)；

 

七、常量類型

• 使用關(guān)鍵字const聲明常量對(duì)象；
• 是編譯期概念，由編譯器保證，作用為防止非法操作、優(yōu)化程序邏輯；

常量指針（頂層常量）：

int* const p = &x;

常量指針表示指針為常量，指針不能更改指向；

底層常量：

const int* p = &x;

底層常量表示指針指向的地址的內(nèi)容不能發(fā)生改變，指針指向可改變；

常量引用：

用const int&定義一個(gè)常量引用；
主要用于函數(shù)形參（對(duì)于較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型）；
可以綁定字面值；

常量表達(dá)式：

constexpr int x = 1;  // x的類型仍為const int

聲明的是編譯期的常量，編譯器可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；

 

八、類型別名

類型別名：引入特殊的含義或便于使用，例如size_t；

引入類型別名的兩種方式：

1、typedef int Mytype；

2、using Mytype = int；（C++11后）

第二種方式更好；

• 應(yīng)將指針類型別名視為一個(gè)整體，引入常量const表示指針為常量的類型；
• 不能通過類型別名構(gòu)造引用的引用；

 

九、類型自動(dòng)推導(dǎo)

定義：通過初始化表達(dá)式定義對(duì)象類型，編譯器會(huì)自動(dòng)推導(dǎo)得到；（C++11開始）

推導(dǎo)得到的類型還是強(qiáng)類型，并不是弱類型；

自動(dòng)推導(dǎo)的幾種形式：

1、auto：最常用的形式，會(huì)產(chǎn)生類型退化（由于左值右值的類型區(qū)別）；

2、const auto、constexpr auto：推導(dǎo)出的是常量、常量表達(dá)式類型；

3、auto&：推導(dǎo)出引用類型，避免類型退化；

4、decltype(exp) ：返回exp表達(dá)式的類型（左值加引用）；

5、decltype(val) ：返回val的類型；

6、decltype(auto) ：簡化decltype的使用，C++14開始支持；

補(bǔ)充：類型退化表示一個(gè)變量作為左值和右值時(shí)類型不同，例如數(shù)組作為右值為指針；

 

十、域與對(duì)象聲明周期

域（scope）：表示程序中的一部分，其中的名稱有唯一含義，有全局域、塊域等；

域可以嵌套，嵌套域中定義的名稱可以隱藏外部域中定義的名稱；
對(duì)象的生命周期起始于被初始的時(shí)刻，終止于被銷毀的時(shí)刻；
全局對(duì)象的生命周期是整個(gè)程序運(yùn)行期間，局部對(duì)象終止在所在域執(zhí)行完成；
思考

1、思考下下面關(guān)于指針的兩行代碼的含義

int x = 1;
int* p = &x;
int y = 0;
*p = y;    // 第一行
p = &y;    // 第二行

這兩行表明了指針的一個(gè)特定，可改變性，每一行的含義如下：

第一行：將指針p指向的內(nèi)存地址的值改變?yōu)閥；

第二行：不改變x的值，而是將指針p的指向改成y；

2、經(jīng)過指針的思考后，我們看看關(guān)于引用的思考

int x = 1;
int& f = x;
int y = 0;
f = y;    // 思考一下這一行的作用，是改變了引用f的綁定嗎？

上面這行代碼并不改變f的綁定，而是改變了f的值，同時(shí)引用對(duì)象x的值也發(fā)生改變；

3、經(jīng)過了指針和引用的思考

下面思考下兩者在底層有什么關(guān)聯(lián)：

int x;
int* p = &x; *p = 1;
int& f = x; f = 1;

分析下上面兩行代碼，他們底層實(shí)現(xiàn)會(huì)相同嗎？

這是兩者的匯編代碼實(shí)現(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)是完全相同的，引用底層也是通過指針實(shí)現(xiàn)的；

4、思考以下代碼中&x是什么數(shù)據(jù)類型？

int x = 1;
const int* p = &x;

如果我們只考慮&x的話，這是一個(gè)int*的類型，但由于第二行代碼執(zhí)行拷貝構(gòu)造，隱式地將&x轉(zhuǎn)換為左值所需要的 const int *類型；

5、思考下面函數(shù)傳參的區(qū)別？

void fun(int x){}
void fun(const int& x){}

從本質(zhì)上來說，上面兩種傳參實(shí)現(xiàn)的作用是一致的，第一個(gè)進(jìn)行拷貝構(gòu)造傳遞，所以在函數(shù)內(nèi)部無法改變外部x變量的值，而下面的傳參傳入引用可以在函數(shù)內(nèi)部改變外部x的值，加入const強(qiáng)制成變量；第二種其實(shí)是畫蛇添足地做法，但常量引用對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型來說，是能夠節(jié)省很多空間的，比如自定義的結(jié)構(gòu)體；

6、下面常量表示底層常量還是頂層常量？

using mytype = int*;
int x = 1;
const mytype p = &x;

這里我們?nèi)菀渍`導(dǎo)，還會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)底層常量，但由于別名的定義，這里其實(shí)是一個(gè)頂層常量，我們可以將mytype看作一個(gè)整體，那么指針的指向不可發(fā)生改變；

7、下面auto&自動(dòng)推導(dǎo)出的y是什么類型？

const int x = 1;
auto& y = x;

相信大部分人會(huì)認(rèn)為x會(huì)類型退化，從而y為int&類型，實(shí)際上這里類型不會(huì)退化，所以y為const int&類型；

8、下面來看看decltype自動(dòng)推導(dǎo)的類型是什么？

int x = 1;
decltype(x);  // 1 
decltype((x));  // 2

decltype在傳入?yún)?shù)為左值時(shí)加入引用，那么第一行為一個(gè)變量，所以為int類型，第二行為表達(dá)式，所以加入引用為int&類型；

總結(jié)：

本篇講解的類型知識(shí)點(diǎn)很雜，并且涵蓋很多小的知識(shí)點(diǎn)，很多細(xì)節(jié)部分在實(shí)際工程中不一定會(huì)接觸到，當(dāng)然在工程中也會(huì)遇到很多自己不理解的類型轉(zhuǎn)換，需要多通過debug模式來查看類型；

本篇知識(shí)點(diǎn)較多，可以選擇自己想了解的部分進(jìn)行查看，后續(xù)會(huì)繼續(xù)推出更深層次的內(nèi)容；

到此這篇關(guān)于C++ 中的類型詳細(xì)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 類型內(nèi)容請(qǐng)搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！

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