第三章 数据处理

1. 简单变量

程序必须记录3个基本属性

• 信息将存储在哪里
• 要存储什么值
• 存储何种类型的信息

1.1 变量名

C++变量命名规则

• 变量名只能使用字母字符、数字和下划线（_）。
• 名称的第一个字符不能是数字。
• 区分大小写
• 不能将关键字用作名称
• 以两个下划线或下划线和大写字母开头的名称被保留给实现（编译器及其使用的资源）使用。以一个下划线开头的名称被保留给实现，用作全局标识符。
• 对名称长度没有限制，名称中所有字符都有意义。

✅ 小Tips:变量名建议使用 驼峰式 的格式。例如：myEyeTooth 或 my_eyes。

1.2 整型

整数：没有小数部分的数字。如：77、-120等。

C++中，不同的整型使用不同的内存量，使用的内存越大，可表示的数值范围越大。

整型分为：

• 正值
• 负值

1.3 整型short、int、long和long long

计算机内存的基本单元：位（bit） 。

字节（byte） 通常是8位的内存单元。字节指的是描述计算机计算机内存量的度量单位。

单位换算：

1 KB = 1024 byte
1 MB = 1024 KB

在C++种也确保了类型的最小长度

• short 至少 16位
• int 至少和 short一样长
• long至少32位，且至少与int一样长
• long long 至少 64位，且至少与long一样长。

要知道系统中整数的最大长度，可以使用C++工具来检查类型的长度。

首先使用sizeof运算符返回类型或变量的长度，单位为字节。

climits中包含符号常量（预处理方式）来表示类型的限制。

#include<iostream>
#include<climits> // 定义了符号常量来表示类型的限制
using namespace std;

int main()
{
    // 变量的初始化
    int n_int = INT_MAX;
    short n_short = SHRT_MAX;
    long n_long = LONG_MAX;
    long long n_llong = LONG_MAX;
    /**使用sizeof()运算符, 不是函数
     * 
     * 可对类型名（如int）或者是变量名（如n_short）使用，对变量名使用时，括号可有可无。
     */
    cout<<"int 是 "<<sizeof(int)<<" bytes "<<endl;
    cout<<"short 是 "<<sizeof n_short<<" bytes "<<endl;
    cout<<"long 是 "<<sizeof n_long<<" bytes "<<endl;
    cout<<"long long 是 "<<sizeof n_llong<<" bytes "<<endl;
    
    // 最大值
    cout<<"MAXIMUM Values:"<<endl;
    cout<<"int : "<<n_int<<endl;
    cout<<"short : "<<n_short<<endl;
    cout<<"long : "<<n_long<<endl;
    cout<<"long long : "<<n_llong<<endl;

    // 最小值
    cout<<"MINIMUM int value = "<<INT_MIN<<endl;
    cout<<"Bits per byte = "<<CHAR_BIT<<endl;

    return 0;
}

1.4 变量初始化问题

• 初始化将赋值和声明合并在一起。也可以使用字面值常量来初始化。也可以直接使用表达式来初始化变量。

int variable00 = value;
int variable01 = value1 + value2;
int variable02(4);

• 如果不对函数内部定义的变量进行初始化，该变量的值不确定的。

• 将大括号初始化用于单值变量。

int emus{7};
int rheas{12};
int var = {12};

大括号初始化器可用于任何类型（可以使用等号，也可以不使用），属于通用的初始化语法。

• 在大括号内也不包含任何东西。此时变量初始化为零。

• 变量的初始化的问题，有助于防范类型转换错误。

1.5 无符号类型

优点：可以增大变量能够存储的最大值。

创建无符号类型的变量时，只需要使用unsigned来进行声明即可。

short变量加unsigned和没有unsigned，两者显示结果都是不一样的。

unsigned int un_int = 100;
unsigned short u_sint = SHRT_MAX;

1.6 整型字面值

整型字面值（常量）：显式书写的常量。如777或者是222。

C / C++中的三种计数方法：

• 十进制（第一位为1～9，基数为10）----> dec
• 八进制（第一位为0，基数为8） ----> oct
• 十六进制（前两位以0x或0X开头，基数为16，0～9和a～f（A～F）的组合）----> hex

默认情况下，cout以十进制形式显示整数。

1.7 char类型：字符和小整数

char类型：专门存储字符（如字母和数字），也是另外一种整型。

一般不超过128个字符，可以表示计算机系统中的所有基本符号 -----> 所有的字母、数字和标点符号等。

ASCII字符集中的字符用数值编码（ASCII码）进行表示。如字符A的编码为65。

#include <iostream>
int main(void)
{
   char ch = \'M\';
   std::cout <<"The ASCII code for "<< ch <<" is "<<int(ch)<<std::endl;
   std::cout.put(ch); /* . 句点被称为成员运算符*/
   std::cout << std::endl;
   return 0;
}

成员函数cout.put() ———— C++ OOP概念中的成员函数，成员函数归类所有，描述了操作数据的方法。

有些字符无法通过键盘输入到程序中，所以C++提供了特殊的表示方法 ----> 转义序列。常见的如下

✅ 小Tips:在可使用数字转义序列或符号转义序列（如\0x8和\b）时，应使用符号序列。

数字表示与特定的编码方式（如ASCII码）相关，而符号表示适用于任何编码方式，其可读性也更强。

将转义序列作为字符常量时，使用单引号，如果放在字符串时，则使用双引号

cout << endl; /*使用endl重起一行*/
cout <<\'\n\'; /*字符串常量*/
cout <<"\n"; /*字符串*/

1.8 Bool类型

来源于数学表示法。

C++将非零值表示为true，将零表示为false。

bool is_ready = true;

2. const限定符

符号名称指出了常量表示的内容。

const关键字来修改变量声明和初始化。常量被初始化后，其值就被固定，编译器将不允许再修改该常量的值。

将名称的首字母大写，以便提醒是个常量，可便于阅读性增强。如果是变量名全大写，则使用 #define 。

创建常量的通用格式为：

const type name = value;

例如：

const int Months = 12; // 一年有12个月

如果在声明const常量时没有提供值，该常量的值将是不确定，且无法更改。

3. 浮点数

浮点数就是表示小数点部分的数字。计算机将值分为两部分存储，一部分表示值，另一部分则用于对值进行放大或缩小。

3.1 为什么叫浮点数？

因为小数点可移动，所以称之为“浮点数”。

表示方法：

第一种 使用常用的标准小数点表示法

3.14159
10.0

第二种 表示浮点值的方法叫做E表示法（科学计数法）。

例如：

3.45E6 3.45与10的6次方相乘，E6代表的是10的6次方。

E适合表示非常大和非常小的数。

E表示法确保数字以浮点格式存储，即使没有小数点。

指数为负数意味着除以10的乘方，而不是乘以10的乘方。

8.33E～4表示:8.33 / 10的4次方,也就是：0.000833

技巧：

• d.dddE+n ———— 将小数点向右边移动n位
• d.dddE-n ———— 将小数点向左边移动n位

3.2 浮点数类型

根据可以表示的有效数位和允许的指数最小范围，可以分为3种浮点数类型：float、 double和long double。

3.3 浮点常量

在书写浮点常量的时候，加 后缀 ， 以便区分何种类型，从而确定可表示的数值范围。例如：

3.14f // float类型
3.14L // 长浮点型long double

3.4 浮点数优缺点

两个优点：

• 表示整数之间的值
• 有缩放因子

缺点：

浮点数运算的速度通常比整数运算慢，而且精度完全降低。

4. C++算术运算符

五种基本运算符进行基本的算术运算。

加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、求模（%）

运算符的优先级和数学中的优先级类似。

4.1 除法运算符问题的总结

除法运算符（/）的行为取决于操作数的类型。

如果两个操作数都是整数，则C++将执行整数除法。把结果的小数部分丢弃，使最后的一个结果是一个整数。

如果其中有一个（或两个）操作数是浮点数，则小数部分将保留，结果为浮点数。

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // 如果编译器不接受self()中的ios_base,请使用ios。   
    cout.setf(ios_base::fixed,ios_base::floatfield);
    cout<<"整数消除： 10 / 5 = "<<10/5<<endl; /*输出结果：10 / 5 = 2*/
    cout<<"浮点数消除：10.0 / 5.0 = "<<10.0/5.0<<endl; /*输出结果：10.0 / 5.0 = 2.000000*/
    cout<<"浮点数消除：10.0 / 5 = "<<10.0/5<<endl; /*输出结果：10.0 / 5 = 2.000000*/
    cout<<"double常量：1.e7 / 9.0 = "<<1.e7 / 9.0<<endl; /*输出结果：1.e7 / 9.0 = 1111111.111111*/
    cout<<"浮点常量：1e7f / 9.0f = "<<1.e7f / 9.0f<<endl; /*输出结果：1e7f / 9.0f = 1111111.125000*/
    return 0;
}

运算符重载：使用相同的符号进行多种操作。

4.2 求模运算符

求模（求余）：返回整数除法的余数。

与整数除法结合，适用于解决要求讲一个量分成的整数单元的问题

⚠️注意：浮点数没有求模运算。

4.3 类型转换

类型转换的规则

• 将一种算术类型的值赋给另一种算术类型的变量时，C++对值转换为接收变量的类型。
• 表达式中包含不同的类型时，C++对值进行转换
• 将参数传递给函数时，由函数原型控制，C++对值进行转换

数值转换中存在的潜在问题

类型的强制转换

强制转换本身不会修改变量本身，而是创建一个新的、指定类型的值。

强制转换的通用格式如下：

(typename) value //来源于C语言
typename (value) // C++

4.4 C++11中的auto声明

在初始化声明中，如果使用关键字auto 时，而不指定变量的类型，编译器将把变量的类型设置成与初始值相同。

auto n = 100; /*自动设置为int类型*/
auto x = 1.15; /*自动设置为double类型*/