C++Primer笔记-第二章：变量与基本类型

前言

该系列是《C++Primer第五版》的笔记，包含本人认为值得记录和整理的主要的知识点，并不是全部内容，也不是具体的内容。
该系列文章的作用应该是作为复习或预习的参考，有哪些知识点忘记或想学，可以大致浏览下该文章，然后再去书中寻找详细解答。（本系列文章基本是按书本顺序罗列的知识点，便于大家去书中寻找）
所以看该文章前，需要有一定的C++基础，否则阅读起来可能有困难。

本文大致整理了第二章的知识点，属于C++比较基础的内容，有零星几个难点。

链接目录

• 第二章：变量与基本类型
• 第三章：字符串、向量和数组
• 第四章：表达式
• 第五章：语句
• 第六章：函数
• 第七章：类
• 第八章：IO库
• 第九章：顺序容器
• 第十章：泛型算法
• 第十一章：关联容器
• 第十二章：动态内存
• 第十三章：拷贝控制
• 第十四章：重载运算与类型转换
• 第十五章：面向对象程序设计
• 第十六章：模板与泛型编程
• 第十七章：标准库特殊设施
• 第十八章：用于大型程序的工具
• 第十九章：特殊工具与技术

基本内置类型

内置的数据类型具体的长度和机器及编译器相关，以下的是通常情况下的长度，仅供参考。

在算术运算中尽量不用char，因为在不同机器中，char可能被解释为带符号数或无符号数。

变量初始化

对于内置类型，在函数体外未显式初始化，默认初始化为0，在函数体内则不进行初始化，值是不确定的。

//例如int，a的值为0，b的值不确定
int a;
int main(){
	int b;
	return 0;
}

变量的声明和定义

C++为了支持分离式编译，声明和定义可以分开。

• 声明定义了变量的类型和名字
• 定义额外进行申请内存空间，初始化等操作

如果在多个文件中使用同一个变量，定义和声明需要分离开，定义只能出现在一个文件中，其他使用该变量的文件只能声明。

extern int i;//声明了i，但没定义
int j;//声明并定义了j，定义内容由默认初始化决定

引用

引用是对象的另一个名字，使用&进行引用的定义。记住引用不是对象，没有实际地址，只是一个对象的别名。且有几个注意事项。

• 引用类型必须严格匹配
• 引用必须被初始化
• 不能定义引用的引用

int val = 1;
int &refI = i;//refI为i的引用

指针

指针与引用的不同点：

• 允许赋值和拷贝
• 可以在不同时刻指向不同的对象
• 无需在定义时就初始化
• 可以有指向另一个指针的指针

但也有几个注意事项：

• 不能定义指向引用的指针
• 大部分情况下（类的继承关系除外），指针类型和对象必须匹配

int i = 1;
int *p = &i;//p是指向i的指针
int **pp = &p;//pp是指向p的指针

指针的使用是非常容易出错的，访问无效指针会引发程序错误，但编译器并不负责检查。

我们可以通过解引用符*访问指针指向的对象：cout << *p << endl;

空指针有三种形式：

• 0
• NULL
• nullptr，C++11新引入的，推荐使用

const限定符

阻止对对象的修改，可以和其他关键字组合使用。

常量引用：用const修饰的引用

• 一个常量对象的引用必须是常量引用
• 一个非常量对象，可以有常量引用，也可以有非常量引用

const int i = 1;
const int &r1 = i;//常量i的常量引用

int j = 1;
const int &r2 = j;//非常量j的常量引用
r2 = 2;//非法，无法修改常量引用
j = 2;//合法，对象本身非常量，可修改

指针和const：和常量引用一样，指向常量对象的指针必须用const修饰，且不能通过该指针修改对象。
常量指针（const指针）：该指针本身是个常量，即指针的指向不可变，但仍可以通过该指针修改对象。

指针和const速记：

• const在*左侧，指针指向常量，所指对象不可变
• const在*右侧，常量指针，指针指向不可变

顶层const：表示指针本身是个常量，即指向不可变
底层const：表示指针所指对象是常量，即对象不可变

指针值在条件表达式中的使用：

• 如果指针值是0，则条件为false
• 否则，为true

constexpr和常量表达式

常量表达式：在编译过程中就能得到计算结果的表达式。
由于在复杂系统中，很难分辨一个表达式是不是常量表达式，所以C++11引入constexpr变量，将常量表达式的检查交给编译器。

constexpr变量：一定是常量，而且必须用常量表达式进行初始化。

//constexpr的用法
constexpr int bufSize = 32;
constexpr int limit = bufSize * 2;//用常量表达式进行初始化
constexpr int sz = size();//当size是一个constexpr函数时才正确

指针和constexpr：如果指针和constexpr组合，constexpr只会对指针生效，即如果声明一个指针为constexpr，则指针指向不可变。

类型别名

typedef：定义类型别名

//number是int的别名，n是int*的别名
typedef int number, *n;

//C++11中等价的新方法
using number = int;

指针、常量和类型别名：难！！！容易产生令人困惑的结果

typedef int* pint;
int i = 1;
//此时const用于修饰指针，而不是对象，可以理解
//为const修饰pint，而pint是一个指针
const pint pi = &i;//pi是指向int的常量指针，指向无法更改，对象值可以更改

//此处可以理解为pint*是声明一个指向pint的指针
//而由于pi是一个常量，所以必须用常量指针
const pint* ps = π//ps是一个指针，所指对象是一个指向int的常量指针

*pi = 4;//可以通过常量指针修改对象，此时a为4
ps = &ps;//ps是一个指针，可以修改指向，但所指的对象无法修改指向
**ps = 1;//通过所指对象的所指对象修改b的值，此时b为1

auto类型说明符

auto：C++11中引入的类型说明符，将类型判断交给编译器，必须进行初始化。在复杂的复合类型中非常好用。（通常是*和const等各种关键字的复杂组合，有时候难以判断是什么类型，只知道怎么使用这个类型，这时候就可以用auto）

另外，auto通常会省略掉顶层const，但会保存底层const，如果希望推断出的auto是顶层const，需要显式指出。例如：const auto &i = 1;，是一个常量整数引用。

int i = 1;
auto j = i;//编译器通过i判断j的类型

//一个只能用auto的例子，可以暂时不用理解什么是lambda表达式
//我们无法准确知道f的类型，但知道如何使用它
auto f = []{return "hello";}
cout << f << endl;

decltype类型指示符

decltype：C++11中引入的一种类型说明符，通过编译器分析表达式的类型，但并不会计算值。用途和auto类似。

decltype和引用：例如decltype(*p)的结果是int&而非int（p是指向int的指针）。

另外，decltype对括号敏感，delctype((...))一定是一个引用。

int i = 1;
decltype(i) j = 2;//通过i的类型来判断j的类型

头文件

本博客有一篇关于头文件的文章，介绍了基本的头文件保护符的使用示例。（文章链接）

头文件保护符：

• #define：把一个名字设定为于处理变量
• #ifdef：当变量已定义时为真
• #ifndef：当变量未定义时为真
• #endif：当条件为真时，执行中间的语句直到#endif

未列入知识点

由于该部分的知识较为深入，当前阶段不易理解或使用，完整写出来篇幅较大。所以单独列出来，学有余力或兴趣的，可以自行去书中阅读。

void*指针：可以用于存放任意类型的地址，但解读内存地址中的内容的方式未知。（726页有详细介绍）

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