C++第 2 课

第 2 课：变量、数据类型和基本运算

这一课我们开始真正接触 C++ 里最常见的一组基础。

今天只学：

int
double
char
bool

以及最简单的：

+  -  *  /

先不多学。

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1. 为什么 C++ 要区分数据类型？

假设机械臂程序需要保存下面这些信息：

关节编号：3
关节角度：45.6°
电机状态：正常 / 异常
状态字符：'A'

它们明显不是同一种东西。

所以 C++ 要告诉计算机：

这块内存准备存什么类型的数据？

比如：

int joint = 3;

表示：

joint
┌─────┐
│  3  │
└─────┘

类型：整数

而：

double angle = 45.6;

表示：

angle
┌────────┐
│  45.6  │
└────────┘

类型：小数

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2. int：整数

你已经认识它了。

int age = 20;

例如：

int joint = 1;
int speed = 5;
int count = 100;

这些都是整数。

可以保存：

0
1
5
100
-3
-50

但它的设计目标不是存：

3.14
45.6
0.001

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3. double：小数

机器人里面特别常用。

double angle = 30.5;

例如：

double joint1 = 45.2;
double distance = 0.35;
double speed = 5.5;

以后你写机械臂程序，会大量见到它。

比如：

double target_angle = 30.5;

意思就是：

目标角度是 30.5。

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4. char：单个字符

例如：

char grade = 'A';

注意：

'A'

两边是单引号。

char 一般只保存一个字符。

比如：

char state = 'R';

可以约定：

R = Ready
E = Error

因此：

char state = 'E';

可以表示设备当前处于 Error 状态。

当然，真实工程里通常不会只靠一个 char 来做复杂状态管理，这只是现在为了理解类型。

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5. bool：真假

这个特别重要。

bool motor_on = true;

bool 只有两个主要值：

true
false

分别表示：

真
假

例如：

bool motor_on = true;

可以理解成：

电机当前开启。

而：

bool emergency_stop = false;

可以理解成：

急停当前没有触发。

以后机器人控制里会大量出现：

bool connected;
bool initialized;
bool target_reached;
bool gripper_closed;

这类变量。

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6. 四种类型放一起看

int joint = 2;
double angle = 45.5;
char state = 'A';
bool motor_on = true;

可以画成：

joint
┌──────┐
│  2   │
└──────┘
整数

angle
┌──────┐
│ 45.5 │
└──────┘
小数

state
┌──────┐
│ 'A'  │
└──────┘
字符

motor_on
┌──────┐
│ true │
└──────┘
真假

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7. 基本运算

先看：

int a = 10;
int b = 2;

那么：

int c = a + b;

结果：

c = 12

这是加法。

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减法

int c = a - b;

结果：

c = 8

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乘法

C++ 乘法不是写：

×

而是：

*

例如：

int c = a * b;

得到：

20

所以：

*

表示乘法。

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除法

C++ 用：

/

表示除法。

int c = a / b;

就是：

10 ÷ 2 = 5

所以：

c = 5

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8. 一个很重要的坑：整数除法

看这个：

int a = 5;
int b = 2;

int c = a / b;

数学上：

5 ÷ 2 = 2.5

但 C++ 这里得到：

2

不是：

2.5

为什么？

因为：

a

是 int，

b

也是 int。

两个整数相除时，C++ 会进行：

整数除法。

小数部分会被舍掉。

所以：

5 / 2

得到：

2

不是四舍五入，而是小数部分直接不要。

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9. 如果我要得到 2.5 呢？

可以写：

double a = 5.0;
double b = 2.0;

double c = a / b;

结果：

2.5

所以你以后做机器人计算时一定要警惕：

int

和：

double

的区别。

比如你在算速度：

距离 / 时间

如果全部写成整数，可能会造成精度丢失。

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10. 看一个机械臂小例子

假设机械臂关节当前位置：

double current_angle = 20.0;

目标位置：

double target_angle = 50.0;

我们想算：

还差多少度？

可以：

double error = target_angle - current_angle;

代入：

50.0 - 20.0

得到：

30.0

因此：

error = 30.0;

以后学 PID 的时候，你会经常看到这种：

error = target - current;

所以你现在学的减法，将来会直接进入控制算法。

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11. 完整程序逐行看

#include <iostream>

int main()
{
    double current_angle = 20.0;
    double target_angle = 50.0;

    double error = target_angle - current_angle;

    std::cout << error << std::endl;

    return 0;
}

逐行：

#include <iostream>

准备输入输出工具。

int main()

程序从主函数开始。

double current_angle = 20.0;

创建小数变量 current_angle，保存当前角度 20.0。

double target_angle = 50.0;

创建小数变量 target_angle，保存目标角度 50.0。

double error = target_angle - current_angle;

计算：

50 - 20

得到：

30

然后存进：

error

最后：

std::cout << error << std::endl;

输出：

30

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12. 这一课先学到这里

现在做 4 道很小的题。

第 1 题

int a = 8;
int b = 3;
int c = a + b;

c 是多少？

第 2 题

double angle = 45.5;

这里：

double
angle
45.5

分别代表什么？

第 3 题

int a = 5;
int b = 2;
int c = a / b;

最后：

c = ?

第 4 题

假设机械臂：

double target = 60.0;
double current = 25.0;
double error = target - current;

最后：

error = ?

你下一条如果仍然说：

直接给标准答案并进入下一课

我就会给出答案，然后直接开始 第 3 课：运算符、赋值、++ / --，以及 = 和 == 的区别。