【C++】5.对象与基本类型[深蓝学院C++第3章]

前言

 

一.从初始化/赋值语句谈起

初始化语句 int x=10;

赋值语句 x=20;

初始化/赋值语句是程序中最基本的操作，其功能是将某个值与一个对象关联起来。

值：字面值(如直接的数字10、字符串)、对象所表示的值。。。

标识符：变量、常量、引用&。。。

初始化基本操作：开辟内存并保存相应的数值、在编译器中构造符号表并将标识符与对应的内存空间关联起来 。

值和对象都有类型。

初始化/赋值可能涉及到类型转换。int x=10.5;

 

二.类型详述

2.1基本概念

类型是一个编译器概念，可执行文件中不存在类型的概念。

C++是强类型概念。

引入类型是为了更好地描述程序，防止误用。

类型描述了：

（1）存储所需要的尺寸，sizeof可以获得，C++语言本身并没有限定类型的尺寸；

（2）取值空间，查找std::numeric_limits，如int：(-2^31)~(2^31-1)；

（3）对其信息，方便CPU-catch-内存的读取，可以使用alignof()函数来读取类型的对齐信息；

（4）可以执行的操作。

2.2种类

基本类型和复杂类型

基本类型：C++语言中内建的支持的类型，包括：

数值类型（字符类型、整数类型、浮点类型）和void。各数值类型所占内存大小可具体通过程序读取。

复杂类型：由基本类型组合、变种所产生的类型，可能是标准库引入或者是自定义类型。

2.3标准中未定义的部分

（1）char是否有符号，可以通过unsigned和signed明确指出是否有符号；

（2）整数中内存中的保存方式，是大端还是小端，

（3）每种类型的大小，除非指定bit尺寸。

2.4字面值及其类型

(1)字面值：在程序中直接表示为一个具体数值或字符串的值

(2)每个字面值都有类型，如：

– 整数字面值： 20 （十进制）， 024 （八进制）， 0x14 （十六进制） -- int 型
– 浮点数： 1.3, 1e8 – double 型
– 字符字面值： 'c', '\n', '\x4d' – char 型
– 字符串字面值： "Hello" – char[6] 型
– 布尔字面值： true, false – bool 型
– 指针字面值： nullptr – nullptr_t 型

(3)可以为字面值引入前缀或后缀以改变其类型，前/后缀可以是自定义后缀

– 1.3 （ double ） -- 1.3f （ float ）
– 2 （ int ） -- 2ULL (unsigned long long)

另外，自定义后缀有专用函数

 2.5变量及其类型

（1）变量：对应了一段存储空间，可以改变其中内容；
（2）变量的类型在其首次声明（定义）时指定：
　　– int x : 定义一个变量 x ，其类型为 int
　　– 变量声明与定义的区别： extern 前缀，便于通过编译
（3）变量的初始化与赋值
　　初始化：在构造变量之初为其赋予的初始值
　　　　● 缺省初始化
　　　　● 直接 / 拷贝初始化
　　　　● 其它初始化
　　赋值：修改变量所保存的数值

2.6隐式类型转换

（1）为变量赋值时可能涉及到类型转换，bool与整数、浮点数与整数，发生类型降级或类型升级；

（2）其他隐式类型转换，如if判断、数值比较，比如无符号数和带符号数进行比较时会转为有符号数再比较；

 2.7显式类型转换

参考资料：https://blog.csdn.net/Chauncyxu/article/details/119322610

较旧的版本中提供了类C和函数式两种强制转换，分别为(int)a和int(a)。

为了约束这种不受限制的显式类型转换(允许将任何指针转换为任何其他指针类型)

在C++11后提供了4种新式转换，分别为const_cast、static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast

2.7.1const_cast

const char * c = "sample text";
print ( const_cast<char *> (c) );

将const变量转为非const，用于需要传入非const参数的函数。

注意，删除指向对象的常量或实际写入它会导致未定义的行为。

2.7.2static_cast

（1）在基类和派生类的指针之间，可以向上转换也可以向下转换，不执行任何检查以保证安全！

（2）可以执行隐式允许的所有转换及逆转换，如从void*转为其他指针类型、整数转为枚举、非const转const等；

（3）其他没看懂

2.7.3dynamic_cast

只能与类的指针和引用一起使用（或与void*一起使用），其目的是确保类型转换的结果指向目标指针类型的有效完整对象，也就是说要确保转换是安全的。

向上转换：派生类指针转换为基类指针，与隐式转换所允许的方式相同

向下转换：基类指针转为派生类指针时，要检查当前指针指向的是否是派生类的完整对象。

转换成功时返回相应正确的类型，转换失败时可能返回NULL或bad_cast异常。

其他操作：

（1）在指针类型之间转换空指针；

（2）将任何类型的任何指针转换为void*指针。

2.7.4reinterpret_cast

可以做任何类型的转换，既不检查指向的内容，也不检查指针类型本身，运算结果就是从一个指针到另外一个指针的二进制副本。

三.复合类型：从指针到引用

3.1指针的特点

（1）可以“指向”不同的对象，

（2）具有相同的尺寸；

（3）&，取地址操作符；

（4）*，解引用操作符；

3.2指针的定义与初始化

int* p=&val;

int* p=nullptr;//类似于C中的NULL，但更安全

指针与bool的隐式转换：非空指针可以转为true，空指针可以转为false

3.3指针的主要操作

解引用，*p

增加，p++

减少，p--

判等，if(p)

3.4void*指针

未记录对象尺寸信息，可保存任意地址(可以转为任意类型的指针类型)，支持判断

3.5指针与对象的对比

（1）对函数入参时，指针复制成本低，读写成本高；对象相反；

（2）指针是对对象的一种间接引用，但可以修改源数据。

3.6指针的风险

（1）可以为空；

（2）地址信息可能非法；

解决方案：引用&

3.7引用类型&

int x;

int& y=x; //y是对x的引用

（1）引用是对象的别名，不能绑定字面值，因为引用其实还是要获取对象的地址；

（2）构造时绑定，生命周期内不能重绑定；

（3）不存在空引用，但可能存在非法引用,如引用对象生命周期已结束被销毁——总的来说比指针安全；

（4）编译期间，底层还是通过指针实现。

指针的引用：int*& p,是对一个int*的引用，因为类型信息要从右向左解析。

 不存在引用的引用，因为要引用的对象需要是对象。

引用和指针的异同：

（1）指针保存的是地址，引用的底层实现也是地址，但引用更安全；

（2）指针由运行时赋值，而引用需要在编译期赋值。

引用的用途：

（1）作为复杂变量名称的别名：auto & whichList = theList[myHash(x, theList.size())];

（2）用于range-for循环；

（3）避免复制较大的对象，比如函数返回时；

（4）参与函数中的参数传递，在函数内可以修改对象数据。

 

四.常量与常量表达式类型

常量不可以修改，是一个编译时概念。

4.1需求来源

常用作形参，目的：

（1）防止非法操作；

（2）优化程序逻辑；

4.2常量指针与顶层常量

int* const p=&x;初始化之后，不能修改指向，即不能再指向其他对象；

const int* ptr;初始化之后，不能修改指向的内存的内容；

 

五.类型别名与类型的自动推导

5.1类型别名

可以为类型引入别名，从而引入特殊的含义或便于使用；

两种引入类型别名的方式：

（1）typedef int MyInt;

（2）using MyInt = int;

5.2类型的自动推导

从 C++11 开始，可以通过初始化表达式自动推导对象类型，

自动推导类型并不意味着弱化类型，对象还是强类型，

自动推导的几种常见形式：

（1）auto，最常用的形式，但会产生类型退化；

（2）const auto：推导出的是常量；

（3）auto&：推导出引用类型，避免类型退化。

注：类型退化，int x=0;int& y=x;int z=y;z把int引用退化为int

 

六.域与对象的生命周期

5.1域

种类：

（1）域 (scope) 表示了程序中的一部分，其中的名称有唯一的含义。

（2）全局域（ global scope ）：程序最外围的域，其中定义的是全局对象

（3）块域（ block scope ），使用大括号所限定的域，其中定义的是局部对象

（4）其它的域：类域，名字空间域……

域可以嵌套，嵌套域中定义的名称可以隐藏外部域中定义的名称

5.2生命周期

对象的生命周期起始于被初始化的时刻，终止于被销毁的时刻

一般：

（1）全局对象的生命周期是整个程序的运行期间；

（2）局部对象生命周期起源于对象的初始化位置，终止于所在域被执行完成