《C++ Primer 第五版》第二章(1-4小节)------基本内置类型，初始化和赋值及声明和定义，指针和引用，const和constexpr

C++ Primer第二章的内容主要介绍了变量和基础类型，包括C++语言定义的基础内置类型、变量的定义及声明、符合类型如指针及引用的介绍和const及常量表达式constexpr的介绍，本次博客也从这四个方面进行系统的介绍，如果有不足之处，还望其他博主留言指正；如果博客对你有一定的帮助，还请点个赞支持一下。

1）基本内置类型

C++语言具有广泛的数据类型，除了基本内置类型之外，还定义了一些复杂的数据类型，比如可变长字符串string和向量vector等，另外也为码农提供了自定义数据类型的机制，比如类和结构体等，本次博客主要是介绍C++语言中的基本内置类型。

C++将基本内置类型分为算术类型和空类型(void)，算术类型又分为整数类型和浮点数类型，其中整数类型又分为布尔类型(bool 未定义最小尺寸大小,值为true或false),字符类型(char，最小尺寸为8位)，short类型(最小尺寸为16位)，int类型(最小尺寸为16位)，long类型(最小尺寸为32位)，long long类型(C++11中新定义的，最小尺寸为64位)；另外浮点型包括单精度浮点型(32位，有效位数为5位)和双精度浮点型(64位，有效位数为7位)，且浮点数在计算机中的储存结构如下图所示：

C++中定义一个char类型的大小和一个机器字节一样长，同时定义byte(long long)>=byte(long)>=byte(int)>=byte(short)。

在选择数据类型的时候有以下四条建议：1）合理使用无符号类型，避免无符合和有符号数混合运算；2)整型定义尽量使用int,如果数据较大则使用long long；3）算术表达式尽量不要出现bool和char类型；4）浮点运算选用double类型。

2）初始化及赋值和声明及定义

初始化和赋值时两个完全不同的概念，初始化的含义是创建变量时并对变量赋予一个初始值，其调用的是定义好或默认的构造函数，而赋值的含义是将对象当前的值擦除，并用一个新值来替代，调用的是拷贝构造函数或=重载操作符函数。

如果变量只是定义但没有指定初值，系统会对变量进行默认初始化。对于内置类型变量的默认初始化值，和其位置有关。如果内置类型变量定义在任何函数之外，则默认初始化为0；如果定义在函数内部，则不会被初始化，此时的值未定义，拷贝和访问没有定义的值会发生错误。绝大多数类都支持默认初始化，这和类中是否有默认构造函数有关，有一些其他的类则需要显示进行初始化。

C++规定，可以采用初始化列表的形式来初始化变量，即采用一组由花括号括起来的值来初始化变量，但是需要注意的是使用初始化列表的形式初始化内置类型变量时，如果初始化过程中存在数据截断的情况,如把一个浮点数赋值给整数，编译器会报错。

C++为了方便程序实现分离式编译(可以理解成.C和.h文件的独立)，将声明和定义区分开。声明的目的是为了让变量的名字为程序所知，声明中只规定变量的类型和名字，并在前面加上extern关键字(但不能对加了extern关键字的变量进行初始化，否则extern关键字失效)；定义的目的则是为了创建和名字有关的实体，为变量申请内存空间，还可能初始化变量。

建议：不管是在函数内还是函数外，使用内置类型都要初始化。在函数体内部初始化一个由extern关键字标记的变量，会发生错误，因为变量只能定义一次，但可以多次声明。

3）指针及引用

指针是一种指向其他类型对象的复合类型(基本数据类型+一组声明符)，大多数情况下需要满足定义的指针类型和指针指向对象的类型匹配(两种特殊情况：1）常量指针指向非常量对象。2）virtual类的动态编译)。指针是一个对象，可以进行赋值和拷贝，也可以指向不同的对象，同时不需要在定义的时候进行赋值(和引用的区别)。使用指针时，如果需要分析程序执行的每个时间段指针的指向，可以采用内存四区模型和一个建议(指针指向谁，就把谁的地址赋给指针)来进行分析。

对于指针而言，指针的值存在四种状态：1）指向一个对象(一般情况)；2）指向紧邻对象的一个空间(尾后迭代器）；3）空指针，没有指向任何对象；4）无效指针，除1）2）3）情况之外。

建议：对于使用了指针的情况下，要判断所得到的指针是否有效，访问和拷贝无效指针的值会使程序崩溃。

引用是指对象的别名，一般情况下的引用都指的是左值引用。引用定义的机制是将引用和变量对象绑定起来，使得引用称为变量的另外一个名字，但是此时的变量对象可以不初始化。由于定义引用需要将引用和变量对象进行绑定，因此引用必须初始化，且一旦绑定了一个对象，引用就不能再绑定另外一个对象了。引用不是对象，它只是变量对象的一个别名，因此不能定义引用的引用或指向引用的指针。由于引用是和变量对象是绑定起来的，因此通常情况下引用的类型和绑定对象的类型要一致(除了两种情况：1）初始化常量引用，可以采用任意表达式作为初始值，只要能够转换成引用类型；2）virtual类的动态编译)。

4）const和常量表达式constexpr

const限定符的作用是用于限制变量的类型。一般情况下有两种情况：1）默认情况下，const对象只能在文件内有效。多个文件出现相同的const变量时,等同于不同文件中独立定义的const变量。2）当const变量初始值不是一个常量表达式且需要实现多个文件共享变量，需要在一个文件中定义const变量，其他文件中声明并使用它(声明和定义变量时都需要加上extern const标识符）。

常量引用：也称为对const的引用，是将引用绑定到const对象上。C++规定允许将非常量的对象，字面量和一般表达式绑定给一个常量引用，只要右端的值能够转化为引用的类型即可。但是，在不同类型转换的过程中，其实引用绑定的是一个临时量，而非我们希望绑定的那个数据，具体例子如下所示：

double var=3.14; ------------> const int temp=var;

const int &p=var; _______> const int &p=temp;

建议：使用引用绑定对象时，养成引用和绑定对象类型一致的习惯。

常量表达式(constexpr)指的是值不会改变且在编译过程中能够得到计算结果的表达式。一般来说，可以使用算术类型，引用和指针等字面值类型的变量来初始化常量表达式。除此之外，可以地址固定不变的对象来初始化常量表达式。对于constexpr类型的指针初始值必须为nullptr(0)、存储于某个固定地址的对象或超出函数范围之外的变量(如static和global变量)。

C++11规定可以采用constex来验证变量的值是否为常量表达式，初始化常量表达式的值必须为常量或constexpr函数。

***知识点补充1：字，字节和位的区别？

位:即bit,是计算机用来存储数据的最小单元，取值为0或1；

字节：即byte,是计算机可寻址的最小内存块，一个字节等于8bit;（牵涉到的知识点:定义数据的大小）

字：即word,是计算机存储的基本单元，通常由几个字节组成；(牵涉到的知识点：数据对齐方式和计算机的位数）

***知识点补充2：变量，对象和值之间的关系？

变量：提供一个具体名字的，可供程序操作的存储空间。

对象：具有某种类型的内存空间(数据类型+内存空间）。

值：只读的数据。

已命名的对象才称为变量。

***知识点补充3：变量的命名规则？

变量的命名规则有以下四个建议：1）变量名体现实际含义；2）变量名一般使用小写；3）自定义的类名以大写字母开头；4）如果出现多个单词，单词之间采用下划线连接。

***只是补充点4：指向常量的指针/引用，常量指针，顶层const,底层const区别？

指向常量的指针/引用：指针指向的/引用绑定的对象为常量，此时不能用指针/引用去改变常量对象的值。

指针常量：指针的地址不变，指向的对象数据可以发生改变，必须初始化。

顶层const:定义的对象是常量(如常量指针，常量内置定义类型）；

底层const:定义对象指向的值或者绑定的值为常量(如指针常量，指向常量的引用)；

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