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C++ Primer Plus 第03章 数据处理 学习笔记

admin

11月 28, 2021

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
  • 两个下划线下划线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x8和)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 <<'
'; /*字符串常量*/
cout <<"
"; /*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允许的指数最小范围,可以分为3种浮点数类型:floatdoublelong 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*/

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