《Beginning C++20 From Novice to Professional》第二章Fundamental Types

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本章将介绍C++的基础数据类型，主要涉及下列方面：

• 变量的声明、初始化、赋值
• 整数字面量
• 浮点数如何计算
• 变量类型转换
• 字符相关
• auto关键字

Variables, Data, and Data Types

这里先给出变量的定义：有名字的一块内存，这个变量的类型决定了程序如何解释这块内存，如何使用这块内存。并且类型由一系列关键字组成

基础变量分整型和浮点型两大类

Defining Integer Variables

要说明几点：

1. 第九行只是声明，初始化由编译期完成，此处进行默认初始化（声明 ≠ 初始化）
2. 初始化有三种形式，{}，（），=，大多数情况下都没有区别
3. {}会检查数据存不存在精度丢失的情况，如果存在narrowing conversion则报错

Signed Integer Types 有符号整型

这是书上给出的经典值（常见值），而标准只要求了最小大小（表里包含无符号整型）：

表里每一小栏靠前的名字是更常用的，即short比short int常见

我们可以使用sizeof关键字查看类型所占字节数

Unsigned Integer Types 无符号整型

和对应的有符号类型占用相同的内存

书上提到char应当用来存储字符类型，用signed/unsigned char来存储数字，std::byte来存储二进制数据

char和signed char不是一种类型！这是整型里的例外！它的有符号性依赖于平台实现！

Fundamental types - cppreference

我们可以用limits里面的一个模板类来查看自己机器的char是不是有符号类型（取决于机器对数字的编码）

Zero Initialization

{}和{0}的初始化效果一样，都是使数值类型初始化为0，{}对所有基本数值类型都适用

Defining Variables with Fixed Values 定义常量

加个const即可

Integer Literals 整数字面量

Integer literal - cppreference

书上整理的没有cppref系统，这个不常见，用的时候查就可以了

需要知道常见的：u代表无符号，l/L代表long

'作为分割符可以增强数字可读性：

---

上面介绍了十进制的后缀，下面看看二进制、八进制和十六进制的写法

Calculations with Integers 整数运算

加减乘除加上取余：+-*/%

注意整数除法结果永远是整数，上图是除法和取余的对比

Assignment Operations 赋值操作

简单的等号不讲了，可以看看上面的复合赋值操作

Incrementing and Decrementing Integers 整数自增自减

前置后置的区别不再赘述，谨记一条，不要在一条语句中多次自增自减，宁愿写几行也不要带来歧义

Defining Floating-Point Variables 定义浮点变量

浮点数存储大多遵循IEEE754标准，但大多数情况下我们只用double，够大也够快

浮点数默认字面量也是double类型

Floating-Point Calculations 浮点数计算

Mathematical Constants 数学常数

用到再查吧

尝试输出了一下发现都是6位有效数字

Mathematical Functions 数学函数

用到再查，记得定义在<cmath>里

Invalid Floating-Point Results

主要是由于除数为0造成的无意义数

std::isinf() and std::isnan()可以帮助我们排错

Mixed Expressions and Type Conversion 混合表达式和类型转换

我们不能预知所有的数据类型，总会有不同类型的数值在同一个表达式中出现的时候，此时C++应用一套隐式的类型转换系统（整型提升Integral promotion）

Implicit conversions - cppreference

常见的类型排序一下如上表所示，当不同类型混合运算时，总会把等级低的类型转换成高等级类型后再进行运算，表中序号越小代表等级越高

经典的例子就是有无符号整数相加减：

The phenomenon where the result of a subtraction of unsigned integers wraps around to very large positive numbers is sometimes called underflow.

这里引入了下溢的概念，指的是无符号数的减法结果变成了非常大的正数，本质是无符号数无法存储负数，只能取余后循环到一个大正数（可以了解一下计组中数字的表示）

另外一个问题就是隐式类型转换，我们将double类型的z赋值给y后，y存储的值将是小数部分去掉后的z

我们知道有这么个机制即可，写代码时不应该依靠这种隐式转换，经常导致精度损失

不想出现这种情况的话，我们应该使用下面介绍的显式类型转换

Explicit Type Conversion 显式类型转换

static_cast<type_to_convert_to>(expression)

上面是cast的语法，又叫conversion，static_cast表明这种类型转换是在编译期处理的，所以我们可以预测后面还会介绍运行期的动态cast

上面是两处具体应用，在{}初始化里使用显式cast也不会报错了

std::round(), lround(), and llround() functions from <cmath>

这几个四舍五入的函数返回的结果都是整数

std::round, std::roundf, std::roundl, std::lround, std::lroundf, std::lroundl, std::llround, std::llroundf - cppreference

总之显式类型转换不应该出现太多，否则可能是选用的类型不对需要重新设计

Old-Style Casts 旧风格cast

(type_to_convert_to)expression

实际上还是很多见，语句比较短的时候还是可以用的

但是现代C++不推荐这种写法，语义不明确

Formatting Strings 字符串格式化

Formatting Stream Output 流输出格式化

这种方式是用来控制流的，即ostream，通过改变对象的状态来控制输出格式

<ios> and <iomanip>头文件里有控制符的一些函数

1. std::hex (produces hexadecimal numbers)
2. std::scientific (enables exponent notation for floatingpoint numbers)
3. std::setw() (used to format tabular data)

在之前这个示例中，可以看到以下输出

但有时候我们不想要那么高的精度，我们尝试保留两位有效数字significant digits

但是C++20有更为轻量强大的方式std::format()来进行字符串的格式化

String Formatting with std::format()

但是精度好像更高了

这是因为format保证double最高有16位有效数字，当然我们也可以在大括号里对数据指定格式

Format Specifiers

格式控制说明符是参考python中的，Standard format specification - cppreference

具体用法可以参考：std::format() - 知乎

书里提到的简化说明：

如果写了不合法的格式控制，format将会抛出异常

我愿称之为C和Python杂交版本的printf，格式控制符是一个常用才能记住的东西，下面举一个例子看一下各种控制符的用法与效果

圈起来{:.2f}的原因是之前经常遇到小数点后保留几位数字的要求，这个和precision还不是一个概念，f代表fixed是固定小数点的意思

Formatting Tabular Data

深色字段表示用于表格化数据的输出控制：

width表示输出最小宽度，如果不够这个宽度将使用0或者字符进行补全（具体看数据类型）；

align表示补全字符的插入位置是左右还是中间

对string, character, and Boolean默认对齐是靠左对齐

Formatting Numbers

我们可以指定符号、精度、输出进制等格式，还是来看一个例子：

Argument Indexes

冒号左边也有用，作为参数索引，指定参数输出的顺序

这个参数还可以用于一个数输出多次

Finding the Limits

直觉上我们用numeric_limits<type>::min()和numeric_limits<type>::max()来获取某种算术类型的最大最小值

但是浮点数中的min保存的是最小正数（因为IEEE754保存的精度有限），这里的最小指的是精度最大能够区分的最小，lowest()保存的才是最大的负数

这种情况在整数不存在

Finding Other Properties of Fundamental Types

这里是输出了一些无穷值和NAN

其他的可以去reference查

Working with Character Variables

The auto Keyword

值得注意的是不同版本的C++对于auto初始化有不同的解释，C++17之后只要不是初始化列表类型，都可以用大括号初始化，initializer_list需要用=初始化；之前的版本就不要用大括号初始化auto变量

EXERCISES

beginning-cpp20/Exercises/Modules/Chapter 02 at main · Apress/beginning-cpp20 · GitHub

官方答案可以看这里

2-1

对一些美国常用单位进行转换的小程序，1英尺=12英寸，要求输入英寸转换成英尺和英寸

2-2

2-4

计算BMI的小程序，只不过输入要求是英镑和英寸

2-5

意思是小数点后两位及以上的BMI是没有意义的精度，保留一位即可，想到之前的format里有f控制符

2-6

复现表格2-6

2-7

在上一题的表格中加一行sin(pi/4)，要求使用科学记数法表示，且小数点后保留五位，指数的e还要大写

2-8

比较两个正数的大小但是不用第五章的条件语句，仅使用本章的运算符即可实现

这我也是看答案的，当x>y时y/x为0而x/y不为0，这是核心思路

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