02 C++语言基础

一、数据类型

unsigned, signed, short, long被称为修饰符

1.1 bool类型

bool类型，true时存放1，false时存放0

1.2 字符与字符串

C++中没有字符串常量，一般利用字符型数组来存储，也可引入string类。注意：单引号表示字符，双引号表示字符串

char str1 = 'a'; //char只有一个长度，存储一个字符
char str2[] = "abcd"; //实际存储内容为['a','b','c','d','\0']
char str3[5] = "abcd"; //和str2等价，但不得使用str3[4]这种长度不足的写法

string类：C++标准库模板

拥有众多的成员函数，对字符串进行操作，同名函数有多个重载
有多种构造函数，赋值方法，可通过length, size函数求长度
对于操作字符串，有+，append运算符进行字符串连接；有compare比较字符串；有求子串、查找子串的方法

1.3 浮点型float和double

double的精度高于float，float有6，7位有效位，double有15，16位 float占据32位内存，double占用64位内存浮点数的比较：谨慎直接用等号具体参见上一章：01计算机语言绪论 4.2节

1.4 不同类型数值运算

1.5 数组

数组是具有一定顺序关系的若干对象的组合体，每个元素有n个下标的称为n维数组

1.5.1 数组的声明

数据类型标识符[常量表达式1][常量表达式2]...

除了void类型，其他基本数据类型都可以声明数组
标识符为数组的名称
常量表达式必须为正整数

int a [2][3]，访问最后的值是a[1][2]，因为下标从0开始。

1.5.2 数组的初始化

int a[3] = {1,1,1} //a[0]a[1]a[2]的值都是1
int a [] = {1,1,1} //与上一句等价

int b[5]={1,2,3} //合法，b[0]b[1]b[2]被赋值为1，2，3，b[4],b[5]默认赋值为0
int b[5] //合法，但是数组的初始值不确定，不一定为0

int c[][5] = {1,1,1,1,1} //合法，会自动判断第一个常量表达式的值

const d[5] = {1,2,3} //声明为常量的数组，必须给定初值

1.5.3 数组传参

使用数组元素作为实参，与其他情况无区别。使用数组名作为实参，传递的是地址，也就是引用传递，会直接操作原地址数据。

二、常量与变量

2.1 常量

分类：整型常量，实型常量，布尔常量，字符常量，字符串常量利用const关键字定义，常量不会被更新 Differences between using const and #define:

The #define directive is a preprocessor directive; the preprocessor replaces those macros by their body before the compiler even sees it. Think of it as an automatic search and replace of your source code. A const variable declaration declares an actual variable in the language, which you can use... well, like a real variable: take its address, pass it around, use it, cast/convert it, etc. There's about no difference on performance.

const会被作为变量处理，#define是直接替换程序内的关键字，所以const会更为可靠 const默认为文件内局部变量，跨文件使用需要声明extern const

2.2 变量

2.2.1 声明和定义

C++中，大多数情况中声明变量就完成了定义不同于python，类型和名称都要声明。
合法的变量名标识符：

以大写字母，小写字母和下划线或数字0-9开始
不能是关键字或操作符（否则引发重载）

2.2.2 变量的初始化：

C++中定义一个变量时，必须先对其进行初始化

//整型变量初始化
int a = 0；int a(0)；//前两种使用条件宽松
int a = {0}；int a{0}；//后两种被称为列表初始化，使用条件严格，不允许信息丢失
int a{1.41}； //错误，无法执行
int a = 1.41 //可执行，初始化a=1

三、运算符

3.1 算数运算符

运算符	描述	实例
+	把两个操作数相加	A + B 将得到 30
-	从第一个操作数中减去第二个操作数	A - B 将得到 -10
*	把两个操作数相乘	A * B 将得到 200
/	分子除以分母	B / A 将得到 2
%	取模运算符，整除后的余数	B % A 将得到 0
++	自增运算符，整数值增加 1	A++ 将得到 11
--	自减运算符，整数值减少 1	A-- 将得到 9

++a和a++的区别：先自增再操作还是先操作再自增

int a = 30,b=0,c=0;
b=a++;
c=++a;
//此时，a=32,b=30,c=32

3.2 关系运算符

运算符	描述	实例
==	检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。	(A == B) 不为真。
!=	检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。	(A != B) 为真。
>	检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A > B) 不为真。
<	检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A < B) 为真。
>=	检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A >= B) 不为真。
<=	检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A <= B) 为真。

3.3 逻辑运算符

运算符	描述	实例
&&	称为逻辑与运算符。如果两个操作数都 true，则条件为 true。	(A && B) 为 false。
\|\|	称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个 true，则条件为 true。	(A \|\| B) 为 true。
!	称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态，如果条件为 true 则逻辑非运算符将使其为 false。	!(A && B) 为 true。

&&和||的短路特性：
1. &&第一个表达式的值为false时，其余表达式不再运行
2. ||第一个表达式的值为true时，其余表达式不再运行

3.4 位运算符（按位进行操作）

运算符	描述	实例
&	按位与操作，按二进制位进行"与"运算。运算规则：
0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;	(A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
\|	按位或运算符，按二进制位进行"或"运算。运算规则：
0\|0=0; 0\|1=1; 1\|0=1; 1\|1=1;	(A \| B) 将得到 61，即为 0011 1101
^	异或运算符，按二进制位进行"异或"运算。运算规则：
0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;	(A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~	取反运算符，按二进制位进行"取反"运算。运算规则：
~1=-2; ~0=-1;	(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<<	二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。	A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>>	二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。	A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111

3.5 运算符优先级与结合性：

3.6 混合运算时的数据类型转换

二元运算符一般要求两个操作数的类型一致

3.6.1 隐式转换：

原则：向精度更高的，长度更长的转化
特点：转换是安全的，过程中数据的精度没有损失
例：两数中一个是long double则另一个也转换为long double

3.6.2 赋值转换：

当进行赋值运算时，右值会被自动转化为左值的类型
例：整型i = 浮点型m，则i只取m的整数部分，小数部分精度丢失

3.6.3 显式转换：

特点：可能是不安全的，将高类型数据向低类型转换时，精度会丢失

关键字	说明
static_cast	用于良性转换，一般不会导致意外发生，风险很低。
const_cast	用于 const 与非 const、volatile 与非 volatile 之间的转换。
reinterpret_cast	高度危险的转换，这种转换仅仅是对二进制位的重新解释，不会借助已有的转换规则对数据进行调整，但是可以实现最灵活的 C++ 类型转换。
dynamic_cast	借助 RTTI，用于类型安全的向下转型（Downcasting）。

语法static_cast<newType>(data)

四、选择结构，循环结构

4.1 选择结构switch

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int day;
    cin >> day;
    switch (day) {
    case 0:
        cout << "Sunday" << endl;
        break;
    case 1:
        cout << "Monday" << endl;
        break;
    default:
        cout << "I'm Lazy" << endl;
        break;
    }
    return 0;
}

不需要重复判断同一表达式的值 if (day=0), if (day=1)...

4.2 循环结构do while

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 0;
    do{
        i++;
    } while (i < 10);
    cout<<i << endl;
    return 0;
}
// 输出10，说明在判断i<10 false之前，就已经完成了i++

4.3 循环结构 for

初始语句中声明的变量，只在循环内部有效，所以建议在初始语句中定义控制变量

for (int i=0;i<100,i++)

循环逻辑：

初始语句只执行一次，而表达式2（第三个表达式）则是每次执行完语句才执行

五、类型别名与类型推断

5.1 类型别名：

typedef定义数据类型的别名

//语法：typedef 已有类型名 新类型名;
typedef double Area,Volume; //可以用Area或Volume表示double类型
Area a;

typedef与#define的区别

typedef只能定义数据类型的别名，而#define可以为数值定义别名（定义1为ONE）
typedef由编译器执行解释，#define是由预编译器进行处理的

5.2 auto类型和decltype类型

auto是一种数据类型，由编译器自动分析判断使用什么类型的数据

//用auto声明变量
auto i = 0, j = 1; //i,j自动定义为int类型
auto size = 0, pi = 3.14; //错误，两个的类型不一致

//在赋值中使用auto
auto val = val1+val2;

decltype将一种未知的数据类型赋予给其他变量

decltype(i) j=2; //j以2为初始值，类型与i一致