【C++学习第八讲】简单变量（二）

谁践踏了优雅 2023-10-02 23:13 10阅读 0赞

#### 目录：简单变量（二） ####

*  一、无符号类型
 *  二、选择整型类型
 *  三、 char类型：字符和小整数

## 一、无符号类型 ##

前面介绍的4种整型都有一种不能存储负数值的无符号变体，其优点是可以增大变量能够存储的最大值。

例如，如果short表示的范围为−32768到+32767，则无符号版本的表示范围为0-65535。

当然，仅当数值不会为负时才应使用无符号类型，如人口、粒数等。要创建无符号版本的基本整型，只需使用关键字unsigned来修改声明即可：

![在这里插入图片描述][53fb7704f512445b8bd32a7f571ca383.png]

下面的程序演示了如何使用无符号类型，并说明了程序试图超越整型的限制时将产生的后果。最后，再看一看预处理器语句\#define。

程序如下所示：

#include <iostream>
    #define ZERO 0
    #include <climits>
    int main() {
        
    	using namespace std;
    	short sam = SHRT_MAX;
    	unsigned short sue = sam;
    	cout << "Sam has " << sam << " dollars and Sue has " << sue;
    	cout << " dollars desposit" << endl;
    	cout << "Add 10 dollars to each account" << endl << "Now ";
    	sam = sam + 1;
    	sue = sue + 1;
    	cout << "Sam has " << sam << " dollars and Sue has " << sue;
    	cout << " dollars desposit" << endl;
    	sam = ZERO;
    	sue = ZERO;
    	cout << "Sam has " << sam << " dollars and Sue has " << sue << endl;
    	sam = sam - 1;
    	sue = sue - 1;
    	cout << "Sam has " << sam << " dollars and Sue has " << sue << " dollars" << endl;
    	return 0;
    }

输出结果为：

Sam has 32767 dollars and Sue has 32767 dollars desposit
    Add 10 dollars to each account
    Now Sam has -32768 dollars and Sue has 32768 dollars desposit
    Sam has 0 dollars and Sue has 0
    Sam has -1 dollars and Sue has 65535 dollars
    
    D:\C++Project\demo\x64\Debug\demo.exe (进程 59664)已退出，代码为 0。
    要在调试停止时自动关闭控制台，请启用“工具”->“选项”->“调试”->“调试停止时自动关闭控制台”。
    按任意键关闭此窗口. . .

该程序将一个short变量（sam）和一个unsigned short变量（sue）分别设置为最大的short值，在我们的系统上，是32767。然后将这些变量的值都加1。这对于sue来说没什么问题，因为新值仍比无符号整数的最大值小得多；但sam的值从32767变成了−32768！同样，对于sam，将其设置为0并减去1，也不会有问题；但对于无符号变量sue，将其设置为0并减去后，它变成了65535。

可以看出，这些整型变量的行为就像里程表。如果超越了限制，其值将为范围另一端的取值。C++确保了无符号类型的这种行为；但C++并不保证符号整型超  
越限制（上溢和下溢）时不出错，而这正是当前实现中最为常见的行为。

我们看一下典型的整型溢出行为：

![在这里插入图片描述][fae23f51f5c7446eb08ec9878adc1153.png]

## 二、选择整型类型 ##

C++提供了大量的整型，应使用哪种类型呢？

通常，int被设置为对目标计算机而言最为“自然”的长度。自然长度（natural size）指的是计算机处理起来效率最高的长度。如果没有非常有说服力的理由来选择其他类型，则应使用int。

现在来看看可能使用其他类型的原因。如果变量表示的值不可能为负，如文档中的字数，则可以使用无符号类型，这样变量可以表示更大的值。

如果知道变量可能表示的整数值大于16位整数的最大可能值，则使用long。即使系统上int为32位，也应这样做。这样，将程序移植到16位系统时，就不会突然无法正常工作（如下图）。如果要存储的值超过20亿，可使用long long。

![在这里插入图片描述][7fe8f109202f4de4af2d11c07a94dd10.png]

如果short比int小，则使用short可以节省内存。通常，仅当有大型整型数组时，才有必要使用short。（数组是一种数据结构，在内存中连续存储同类型的多个值。）如果节省内存很重要，则应使用short而不是使用int，即使它们的长度是一样的。例如，假设要将程序从int为16位的系统移到int为32位的系统，则用于存储int数组的内存量将加倍，但short数组不受影响。请记住，节省一点就是赢得一点。

如果只需要一个字节，可使用char，这将稍后介绍。

## 三、 char类型：字符和小整数 ##

下面介绍最后一种整型：char类型。顾名思义，char类型是专为存储字符（如字母和数字）而设计的。现在，存储数字对于计算机来说算不了什么，但存储字母则是另一回事。编程语言通过使用字母的数值编码解决了这个问题。因此，char类型是另一种整型。它足够长，能够表示目标计算机系统中的所有基本符号—所有的字母、数字、标点符号等。实际上，很多系统支持的字符都不超过128个，因此用一个字节就可以表示所有的符号。因此，虽然char最常被用来处理字符，但也可以将它用做比short更小的整型。

下面的程序使用了char类型。

#include <iostream>
    int main() {
        
    	using namespace std;
    	char cn;
    	cout << "请输入一个字符串: " << endl;
    	cin >> cn;
    	cout << "thank you for " << cn;
    	return 0;
    }

输出结果为：

请输入一个字符串:
    M
    thank you for M
    D:\C++Project\demo\x64\Debug\demo.exe (进程 43504)已退出，代码为 0。
    要在调试停止时自动关闭控制台，请启用“工具”->“选项”->“调试”->“调试停止时自动关闭控制台”。
    按任意键关闭此窗口. . .

有趣的是，程序中输入的是M，而不是对应的字符编码77。

另外，程序将打印M，而不是77。通过查看内存可以知道，77是存储在变量ch  
中的值。

这种神奇的力量不是来自char类型，而是来自cin和cout，这些工具为您完成了转换工作。输入时，cin将键盘输入的M转换为77；输出时，cout将值77转换为所显示的字符M；cin和cout的行为都是由变量类型引导的。

如果将77存储在int变量中，则cout将把它显示为77（也就是说，cout显示两个字符7）。

下面的程序说明了一点，该程序还演示了如何在C++中书写字符字面值：将字符用单引号括起，如’M’（注意，示例中没有使用双引号。C++对字符用单引号，对字符串使用双引号。cout对象能够处理这两种情况，但正如第4章将讨论的，这两者有天壤之别）。最后，程序引入了cout的一项特性—cout.put( )函数，该函数显示一个字符。

代码为：

#include <iostream>
    int main() {
        
    	using namespace std;
    	char cn = 'M';
    	int i = cn;
    	cout << "The ASCII code for " << cn << " is " << i << endl;
    	cout << "Add one character code: " << endl;
    	cn = cn + 1;
    	i = cn;
    	cout << "The ASCII code for " << cn << " is " << i << endl;
    	cout << "Displaying char cn using cout.put(cn): ";
    	cout.put(cn);
    	cout.put('!');
    	cout << endl << "Done!" << endl;
    	return 0;
    }

输出结果为：

The ASCII code for M is 77
    Add one character code:
    The ASCII code for N is 78
    Displaying char cn using cout.put(cn): N!
    Done!
    
    D:\C++Project\demo\x64\Debug\demo.exe (进程 62944)已退出，代码为 0。
    要在调试停止时自动关闭控制台，请启用“工具”->“选项”->“调试”->“调试停止时自动关闭控制台”。
    按任意键关闭此窗口. . .

程序说明：

‘M’表示字符M的数值编码，因此将char变量cn初始化为‘M’，将把cn设置为77。然后，程序将同样的值赋给int变量i，这样cn和i的值都是77。接下来，cout把cn显示为M，而把i显示为77。如前所述，值的类型将引导cout选择如何显示值—这是智能对象的另一个例子。

由于cn实际上是一个整数，因此可以对它使用整数操作，如加1，这将把cn的值变为78。然后，程序将i重新设置为新的值（也可以将i加1）。cout再次将这个值的char版本显示为字符，将int版本显示为数字。

C++将字符表示为整数提供了方便，使得操纵字符值很容易。不必使用笨重的转换函数在字符和ASCII码之间来回转换。

即使通过键盘输入的数字也被视为字符。请看下面的代码：  
![在这里插入图片描述][5a00ed0cab984f13b90f7ddb2c0437a7.png]  
如果您输入5并按回车键，上述代码将读取字符“5”，并将其对应的字符编码（ASCII编码53）存储到变量cn中。请看下面的代码：  
![在这里插入图片描述][8a2e63656082452a956c0d53fc77c4a2.png]  
如果您也输入5并按回车键，上述代码将读取字符“5”，将其转换为相应的数字值5，并存储到变量n中。

最后，该程序使用函数cout.put( )显示变量cn和一个字符常量。

成员函数`cout.put( )`：

cout.put( )到底是什么东西？其名称中为何有一个句点？函数cout.put( )是一个重要的C++ OOP概念—成员函数—的第一个例子。类定义了如何表示和控制数据。成员函数归类所有，描述了操纵类数据的方法。例如类ostream有一个put( )成员函数，用来输出字符。只能通过类的特定对象（例如这里的cout对象）来使用成员函数。要通过对象（如cout）使用成员函数，必须用句点将对象名和函数名称（put( )）连接起来。句点被称为成员运算符。cout.put( )的意思是，通过类对象cout来使用函数put( )。第10章介绍类时将更详细地介绍这一点。现在，您接触的类只有istream和ostream，可以通过使用它们的成员函数来熟悉这一概念。

cout.put( )成员函数提供了另一种显示字符的方法，可以替代<<运算符。

[53fb7704f512445b8bd32a7f571ca383.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/53fb7704f512445b8bd32a7f571ca383.png
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