C++Primer5e第02章：变量和基本类型

2017-12-05

基本内置类型

类型转换

给一个无符号类型赋值一个超出表示范围值时，其结果是初始值对无符号类型表示最大值取模后的余数。
给一个有符号类型赋值一个超出表示范围值时，其结果是未定义的(undefined)。

切勿混用无符号和有符号类型
如果表达式里既包含有符号类型，也包含无符号类型，当有符号类型的取值为负时会出现异常结果，因为有符号类型会自动转换成无符号类型。

变量

变量定义

变量定义基本形式：类型说明符(type specifier) + 变量名
当对象在创建时获得一个特定的值，我们就说这个对象被初始化(initialized)了。初始化不是赋值，初始化的含义是创建变量时赋予其一个初始值，而赋值的含义是把对象的当前值擦除，而以一个新值来替代。
在C++11中，用花括号初始化变量的形式成为列表初始化(list initialization)。无论是初始化对象还是某些时候为对象赋新值，都可以使用花括号括起来的初始值。当应用于内置类型时，如果使用列表初始化而且初始值存在丢失信息的风险，则编译器报错。
如果变量定义时没有指定初值，则变量被默认初始化(default initialized)。如果是内置类型，定义于任何函数外的变量初始化为0，定义在函数体内部的变量则不被初始化(unitialized)。未初始化的内置类型的值是未定义的。类对象如果没有显式地初始化，则其值由类确定。所以，建议初始化每一个内置类型的变量。

变量定义和声明的关系

声明(declaration)使得名字被程序知道，声明规定了变量的类型和名字，但不分配存储空间。
定义(definition)创建与名字关联的实体，定义申请存储空间，并且可能还会为变量赋一个初始值。
如果想声明一个变量而非定义，就在变量名前添加关键字extern，而且不要显式地初始化变量。任何显式初始化的声明即成为定义。
注意：在函数体内部，如果初始化一个由extern关键字标记的变量，将引发编译错误。因为函数体内变量的作用域仅限于函数体内。

变量只能被定义一次，但可以被声明多次。

1
2
3

extern int i;  //声明i而非定义i
int j;    //声明并定义j
extern double pi = 3.1416; //定义

复合类型

复合类型(compound type)是指基于其他类型定义的类型。一条声明语句由一个基本数据类型(base type)和紧随的一个声明符(declarator)列表组成。声明符的形式可以不同，因此在一条语句中可以定义出不同类型的变量。

切记：符号&和*只从属于某个声明符，而非基本数据类型的一部分。

引用

引用只能绑定在对象上，不能与字面值或者表达式的计算结果绑定
引用并非对象，只是一个已经存在对象的别名，对引用的操作都是在与之绑定的对象上进行
引用并非对象，因此不能定义引用的引用
引用不是对象，没有实际的地址，因此也不能定义指向引用的指针
引用必须初始化，并且和初始值对象一直绑定在一起，无法重新绑定到另外一个对象

指针

指针本身为对象，因此可以赋值和拷贝
指针可以在生命周期内指向不同的对象
指针无须在定义时初始化
指针类型要和它指向的对象类型严格匹配

空指针

空指针(null pointer)不指向任何对象。C++11标准中使用字面值nullptr将指针初始化为空指针。
建议初始化所有指针，并且在可能情况下，尽量等定义了对象后再定义指向它的指针。如果不清楚指针指向何处，就把它初始化为nullptr。

其他指针操作

只要指针拥有一个合法的值，就能将它用在条件表达式中。如果指针值为0，则条件为false；指针值非0，则条件为true。
对于两个相同类型的合法指针，可以使用==或者!=比较，比较结果是布尔类型。

void*指针

void是一种特殊的指针类型，可以存放任意对象的地址。不能直接操作void指针所指向的对象，因为并不知道对象的真实类型。

指向指针的引用

int i = 42;
int *p;  //p是一个int类型指针
int *&r = p; //r是一个对指针p的引用

r = &i; //r引用指针p，因此给r赋值&i就是令p指向i
*r = 0; //解引用r得到i，也就是p指向的对象，将i的值改为0

从右向左阅读声明的含义，离变量名最近的符号对类型有最直接的影响，因此r是一个引用。声明符的其余部分用来确定r引用的类型是什么，此例中的符号*说明r引用的是一个指针。最后，声明的基本数据类型指出r引用的是一个int指针。

面对一条比较复杂的指针或者引用的声明语句时，从右向左阅读有助于弄清楚它的真实含义。

const限定符

const用来定义常量，一旦创建后其值不可以再修改，所以const对象必须初始化。常量特性仅在改变操作时才会发生作用。
默认状态下，const对象仅在文件内有效。所以当多个文件出现同名的const变量时，其实等同于在不同的文件中分别定义了独立的变量。如果想在多个文件之间共享const对象，必须在变量的定义和声明前添加extern关键字。

// file_1.cc定义并初始化一个常量，该变量能被其他文件访问
extern const int bufsize = fcn();
//file_1.h头文件
extern const int bufsize; //与file_1.cc中定义的bufsize是同一个

constexpr和常量表达式

常量表达式(const expression)指不会改变并且在编译过程就可以得到计算结果的表达式。一个对象是不是常量表达式由它的数据类型和初始值共同决定。

constexpr变量

C++11新标准规定，允许将变量声明为constexpr类型以便有编译器来验证变量值是否是一个常量表达式。声明为constexpr的变量一定是一个常量，而且必须用常量表达式初始化。C++11新标准允许定义一种特殊的constexpr函数，这种函数在编译时就可以计算其结果，这样就能用constexpr函数去初始化constexpr变量了。

一般来说，如果你认定变量是一个常量表达式，那就把它声明成constexpr类型

在constexpr声明中如果定义了一个指针，限定符constexpr仅对指针有效，与指针所指向的对象无关。

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2

const int *p = nullptr; //p是一个指向整型常量的指针，即指针指向的对象不可以通过这个指针修改，但指针可以重新指向不同的对象
constexpr int *q = nullptr; //q是一个指向整数的常量指针，即指针不能指向不同的对象，但可以通过指针修改指向的对象

处理类型

类型别名

使用类型别名让复杂的类型名字变得简单明了、易于理解和使用。有两种方法定义类型别名：

使用typedef关键字，typedef声明的是基本数据类型
使用别名声明(alias declaration)
using SI = Sales_item; //SI是Sales_item的同义词

auto类型说明符

C++新标准引入auto类型说明符，让编译器分析表达式的类型。auto让编译器通过初始值推算变量的类型，所以auto定义的变量必须有初始值。

decltype类型说明符

有时希望从表达会的类型推断出要定义变量的类型，但不想用该表达式的值初始化变量。C++11新标准引入decltype，它的作用是选择并返回操作数的数据类型，却不实际计算表达式的值。

//decltype的结果可以是引用类型
int i = 42, *p = &i, &r = i;
decltype(r + 0) b; //ok，加法的结果是int，因此b是一个未初始化的int
decltype(*p) c; //error，c是int&，必须初始化
decltype((i)) d; //error，d是int&，必须初始化
decltype(i) e; //ok，e是一个未初始化的int

因为r是一个引用，因此decltype(r)的结果是引用类型。如果想让结果是r所指向的类型，可以将r作为表达式的一部分，从而表达式的结果将是一个具体的值而非引用。另外，如果表达式的内容是解引用，则decltype将得到引用类型。因为解引用指针可以得到指针所指向的对象，而且能给对象赋值，所以decltype(*p)的结果类型是int&，而不是int。最后，如果给变量加上一层或者多层括号，编译器会把它当成一个表达式，所以decltype会得到引用类型。