C++ Primer Plus（第6版）：第三章 处理数据

傅里叶的耶2025-12-20 14:06

请关注我！我将后续上传视频讲解！（保姆级程度）

一、变量命名规则

  • 变量名是数据的标识，需遵循严格规则，确保编译器可识别

    • 仅能包含字母、数字、下划线（_），不能含空格、连字符等特殊符号；
    • 首字符不能是数字；
    • 区分大小写（如age和Age是不同变量）；
    • 不能使用C++关键字（如int、double、if等）；
    • 以下划线开头或双下划线开头的名称可能被编译器保留，不建议使用；
    • 名称长度无语法限制，建议简洁且表意（如用student_count而非sc）。

  • 合法/非法变量名示例

    cpp 复制代码 
    // 合法变量名
int poodle;       // 字母组成
int my_stars3;     // 字母+数字+下划线
int cost_of_trip;  // 下划线分隔单词
int myEyeTooth;    // 驼峰命名法

// 非法变量名
int 4ever;        // 以数字开头
int double;        // 使用关键字
int honky-tonk;    // 含连字符
int _Mystars3;     // 下划线开头（保留给实现）

二、整型 --- 整数类型

2.1 基本整型分类

类型 符号属性 存储宽度（最小要求） 取值范围示例（32位系统）
short（短整型） 有符号 16位 -32768 ~ 32767
int（整型） 有符号 至少与short相同 -2147483648 ~ 2147483647
long（长整型） 有符号 32位 -2147483648 ~ 2147483647
long long（C++11） 有符号 64位 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
unsigned 类型 无符号 与对应有符号类型相同 0 ~ 对应有符号类型最大值×2+1
char（字符型） 取决于实现 8位 -128127（有符号）/0255（无符号）
bool（布尔型） - 1位 true（1）/false（0）

2.2 整型变量声明与初始化

  • 声明格式： 类型 变量名;，初始化支持多种方式（C++11新增列表初始化）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
#include <climits>  // 包含整型取值范围常量

int main() {
    // 1. 基本声明与初始化
    short score = 95;          // 传统初始化
    int temperature(25);        // C++风格初始化
    long population{1000000};   // C++11列表初始化（推荐，禁止缩窄转换）
    unsigned int age = 30;      // 无符号整型，只能存储非负数

    // 2. C++11列表初始化特性
    int a{};         // 未指定值时初始化为0
    // int b{3.14};  // 错误：浮点数转整型是缩窄转换，列表初始化禁止

    // 3. 使用climits获取整型范围
    std::cout << "int最大值：" << INT_MAX << std::endl;       // 2147483647
    std::cout << "int最小值：" << INT_MIN << std::endl;       // -2147483648
    std::cout << "unsigned int最大值：" << UINT_MAX << std::endl; // 4294967295
    std::cout << "long long最大值：" << LLONG_MAX << std::endl; // 9223372036854775807

    return 0;
}

2.3 字符型 char

  • char 实质： 其本质是整型，存储字符的ASCII编码，既可以表示字符也可以表示小整数。

    • 字符字面值用单引号括起（如'A'、'5'）；
    • 转义序列用于表示不可打印字符（如'\n'换行、'\t'制表符）；
    • 可显式声明unsigned char（0~255）或signed char（-128~127）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>

int main() {
    char ch1 = 'A';          // 存储'A'的ASCII码65
    char ch2 = 66;           // 存储ASCII码65对应的字符'B'
    char newline = '\n';     // 转义序列：换行符
    unsigned char ch3 = 200; // 无符号char，支持0~255
    
    std::cout << "ch1：" << ch1 << "，对应的ASCII码：" << static_cast<int>(ch1) << std::endl; // A 65
    std::cout << "ch2：" << ch2 << newline; // B（换行）
    std::cout << "ch3（无符号char）：" << static_cast<int>(ch3) << std::endl; // 200
    
    // 转义序列示例
    std::cout << "Hello\tWorld!\n"; // 制表符分隔，换行
    std::cout << "She said \"Hello!\"\n"; // 转义双引号：She said "Hello!"
    
    return 0;
}

2.4 布尔型 bool

  • bool 值： 其数值为true（逻辑真，对应整数1）和false（逻辑假，对应整数0），常用于条件判断。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>

int main() {
    bool is_ready = true;
    bool is_empty = false;
    
    std::cout << "true对应整数：" << is_ready << std::endl;  // 1
    std::cout << "false对应整数：" << is_empty << std::endl; // 0
    
    // 非零值隐式转换为true，零转换为false
    bool flag1 = 100;   // true
    bool flag2 = 0;     // false
    std::cout << "100转bool：" << flag1 << std::endl; // 1
    std::cout << "0转bool：" << flag2 << std::endl;   // 0
    
    return 0;
}

三、常量定义 --- const限定符

  • 常量是值不可修改的量，C++推荐用const定义符号常量（优于C语言的#define），理由：

    • 明确类型，编译器可做类型检查；
    • 支持作用域限制（如局部常量、全局常量）；
    • 可用于复杂类型（如数组、结构）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
using namespace std;

// 全局const常量（整个文件可访问）
const int MONTHS = 12;          // 一年的月份数
const double PI = 3.1415926;    // 圆周率

int main() {
    // 局部const常量（仅main函数内可访问）
    const int MAX_SCORE = 100;   // 满分
    // MAX_SCORE = 90;  // 错误：const常量不可修改
  
    // 用于数组长度（C++支持，C语言不支持）
    int days[MONTHS] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
  
    cout << "一年有" << MONTHS << "个月" << endl;
    cout << "圆的面积（半径5）：" << PI * 5 * 5 << endl;
    cout << "10月有" << days[9] << "天" << endl;
  
    return 0;
}

四、浮点型 --- 带小数的数字

4.1 浮点型分类

类型 存储宽度 有效位数（十进制） 取值范围（示例）
float 32位 6~7位 10⁻³⁸ ~ 10³⁸
double 64位 15~16位 10⁻³⁰⁸ ~ 10³⁰⁸
long double 80/96/128位 18~19位 10⁻⁴⁹³² ~ 10⁴⁹³²

4.2 浮点型声明与初始化

  • 浮点型字面值表示法： 标准小数点表示法（如3.14）和科学计数法（如3.14e2=314、1.23e-3=0.00123）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
#include <cfloat>  // 包含浮点型范围常量
using namespace std;

int main() {
    // 1. 声明与初始化
    float height = 1.75f;       // 后缀f表示float（默认是double）
    double weight = 68.5;        // double类型（推荐，精度更高）
    long double distance = 1.5e12L; // 后缀L表示long double
    
    // 2. 科学计数法
    double speed = 3.0e8;        // 3×10⁸（光速，单位m/s）
    double small = 1.23e-4;      // 1.23×10⁻⁴ = 0.000123
    
    // 3. 使用cfloat获取浮点型特性
    cout << "float有效位数：" << FLT_DIG << endl;       // 6
    cout << "double最大值：" << DBL_MAX << endl;       // 1.79769e+308
    cout << "long double最小正值：" << LDBL_MIN << endl; // 3.3621e-4932
    
    // 4. 输出格式控制（fixed表示固定小数点格式）
    cout.setf(ios_base::fixed);
    cout.precision(2);  // 保留2位小数
    cout << "身高：" << height << "m，体重：" << weight << "kg" << endl; // 1.75 68.50
    
    return 0;
}

4.3 浮点型精度问题

  • 存储： 浮点型存储为二进制小数，部分十进制小数（如0.1）无法精确表示，会存在微小误差，需避免直接比较浮点数是否相等。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    float a = 0.1f;
    double b = 0.1;
    double sum = 0.0;
    
    // 循环10次累加0.1，理论结果1.0
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        sum += b;
    }
    
    cout.setf(ios_base::fixed);
    cout.precision(10);
    cout << "0.1的float表示：" << a << endl;  // 0.1000000015（存在误差）
    cout << "10次0.1累加结果：" << sum << endl; // 0.9999999999（非1.0）
    
    // 正确比较浮点数：判断差值小于极小值（如1e-9）
    if (abs(sum - 1.0) < 1e-9) {
        cout << "sum约等于1.0" << endl;
    }
    
    return 0;
}

五、C++算术运算符

5.1 基本算术运算符

运算符 功能 注意事项
+ 加法 支持整型、浮点型
- 减法 支持整型、浮点型
* 乘法 支持整型、浮点型
/ 除法 整数除法截断小数；浮点除法保留小数
% 求模（取余） 仅支持整型，结果符号与被除数一致

5.2 运算符优先级与结合性

  • 优先级： *、/、% 高于 +、-；
  • 结合性： 同优先级运算符从左到右计算（如a + b - c先算a+b）；
  • 调整优先级： 可通过括号改变优先级（如(a + b) * c）。

5.3 代码示例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10, b = 3;
    float c = 10.0f, d = 3.0f;
    
    // 1. 基本运算
    cout << "a + b = " << a + b << endl; // 13
    cout << "c / d = " << c / d << endl; // 3.333333（浮点除法）
    cout << "a / b = " << a / b << endl; // 3（整数除法，截断小数）
    cout << "a % b = " << a % b << endl; // 1（10除以3余1）
    cout << "(-10) % 3 = " << (-10) % 3 << endl; // -1（符号与被除数一致）
    
    // 2. 优先级与结合性
    int result1 = a + b * 2;  // 10 + 6 = 16（*优先级高于+）
    int result2 = (a + b) * 2; // 13 * 2 = 26（括号改变优先级）
    int result3 = a - b - 1;  // 10 - 3 -1 = 6（从左到右结合）
    cout << "result1 = " << result1 << ", result2 = " << result2 << endl;
    
    // 3. 复合赋值运算符（简化代码）
    int x = 5;
    x += 3;  // 等价于x = x + 3 → 8
    x *= 2;  // 等价于x = x * 2 → 16
    cout << "x = " << x << endl;
    
    return 0;
}

六、类型转换

6.1 自动类型转换 --- 隐式转换

  • 编译器自动触发，遵循 "低精度→高精度" 的安全转换规则：

    • 整型提升： bool、char、short 自动转为 int；
    • 混合运算： 不同类型参与运算时，低精度类型转为高精度类型（如int+double→double）；
    • 赋值转换： 右侧值转为左侧变量类型（可能丢失精度）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 整型提升
    char ch = 'A'; // ASCII码65
    int sum = ch + 10; // char自动转为int，sum = 75
  
    // 2. 混合运算转换
    int a = 5;
    double b = 3.14;
    double product = a * b; // int转为double，结果15.700000
  
    // 3. 赋值转换（可能缩窄）
    int num = 3.99; // 浮点型转为整型，截断小数→3
    double pi = 3;  // 整型转为浮点型→3.000000
  
    cout << "sum = " << sum << endl;         // 75
    cout << "product = " << product << endl; // 15.7
    cout << "num = " << num << ", pi = " << pi << endl; // 3 3.0
  
    return 0;
}

6.2 强制类型转换 --- 显式转换

  • 显式转换： 当自动转换不符合需求时（如高精度→低精度）。

    • C语言风格： (目标类型)值；
    • C++风格： 目标类型(值)；
    • 推荐方式： static_cast<目标类型>(值)（类型安全，仅支持相关类型转换）。

  • 代码示例

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    double price = 99.9;
    int discount = 10;
  
    // 1. C语言风格强制转换
    int int_price1 = (int)price; // 99（截断小数）
  
    // 2. C++风格强制转换
    int int_price2 = int(price); // 99
  
    // 3. static_cast（推荐）
    double final_price = price - static_cast<double>(discount); // 99.9 - 10.0 = 89.9
  
    // 4. 转换为字符型（利用ASCII码）
    int ascii = 66;
    char ch = static_cast<char>(ascii); // 'B'
  
    cout << "int_price1 = " << int_price1 << endl;       // 99
    cout << "final_price = " << final_price << endl;     // 89.9
    cout << "ascii=" << ascii << " 对应的字符：" << ch << endl; // 66 B
  
    return 0;
 }

6.3 转换注意事项

  • 避免将大值转为小类型（如long long→short），可能导致溢出；
  • 浮点型转整型会截断小数（非四舍五入）；
  • static_cast不支持无关类型转换（如int*→double*），比C风格转换更安全。

七、C++11新增特性：auto类型推断

  • C++11允许用auto关键字让编译器根据初始化值自动推断变量类型，简化代码（尤其适用于复杂类型）。

  • 代码示例：

    cpp 复制代码 
    #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // auto根据初始化值推断类型
    auto num = 10;         // 推断为int
    auto pi = 3.14159;     // 推断为double
    auto ch = 'Z';         // 推断为char
    auto sum = num + pi;   // 推断为double（int+double）

    cout << "num类型：int，值：" << num << endl;
    cout << "pi类型：double，值：" << pi << endl;
    cout << "sum类型：double，值：" << sum << endl;

    // 注意：auto必须初始化（否则无法推断类型）
    // auto x;  // 错误：未初始化，无法推断类型

    return 0;
}
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