2.3 数据类型_Visual C++从入门到精通（第5版）-QQ阅读短篇女生网

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2.3　数据类型

C++语言中常用的数据类型包括数值类型、字符类型、数组类型、布尔类型、枚举类型、结构体类型、共用体类型、指针类型、引用类型和自定义类型。本节将详细介绍这些数据类型。

2.3.1　数值类型

C++语言中数值类型主要分为整型和实型（浮点类型）两大类。其中，整型按符号划分，可以分为有符号和无符号两大类；按长度划分，可以分为普通整型、短整型和长整型3类，如表2.2所示。

表2.2　整型类型

说明

表格中的[]为可选部分。例如，[signed] long [int]可以简写为long。

实型主要包括单精度型、双精度型和长双精度型，如表2.3所示。

表2.3　实型类型

在程序中使用实型数据时需要注意以下几点。

（1）实数的相加

实型数据的有效数字是有限制的，如单精度float的有效数字是6～7位，如果将数字86041238.78赋值给float类型，显示的数字可能是86041240.00，个位数“8”被四舍五入，小数位被忽略。如果将86041238.78与5相加，输出的结果为86041245.00，而不是86041243.78。

（2）实数与零的比较

在开发程序的过程中，经常会进行两个实数的比较，此时尽量不要使用“==”或“!=”运算符，而应使用“>=”或“<=”之类的运算符，许多程序开发人员在此经常犯错。例如：

上述代码并不是高质量的代码，如果程序要求的精度非常高，可能会产生未知的结果。通常在比较实数时需要定义实数的精度。例如：

【例2.2】　利用实数精度进行实数比较。（实例位置：资源包\TM\sl\2\2）

2.3.2　字符类型

在C++语言中，字符数据使用“' '”来表示，如'A''B''C'等。定义字符变量可以使用char关键字。例如：

在计算机中字符是以ASCII码的形式存储的，因此可以直接将整数赋值给字符变量。例如：

输出结果为“a”，因为97对应的ASCII码为“a”。

2.3.3　数组类型

数组是指具有相同数据类型的一组元素的集合，数组中的元素是按顺序存储在内存中的。数组按维数划分，可以分为一维数组、二维数组和多维数组。

1. 一维数组

在C++语言中，一维数组的定义格式如下：

例如，下面的代码定义了一个具有10个元素的整型数组。

在定义数组后，还需要访问数组中的元素。数组元素是通过数组名和下标来访问的，例如：

上面的代码将数组array中的第2个元素值设置为1。

注意

数组的下标是从0开始的。array数组共包含10个元素，下标分别为0、1、2、…、9。如果出现array[10]，将会导致数组访问越界，发生意想不到的后果。编译器并不能识别此类错误，因此在访问数组元素时一定要谨慎，不要发生数组访问越界的情况。

在定义数组时，用户可以直接为数组赋初值。例如：

也可以只对部分元素赋初值。例如：

上面的代码只对array数组的前5个元素设置了初值。注意，不能给数组提供超过数组长度的初始值，例如下面的代码是不能通过编译的，将提示太多的初始值。

如果将数组元素全部初始化为0，用户可以简写为：

但是上述方式不能够将全部数组元素初始化为其他的值，例如将全部数组元素初始化为1。

上面的代码将导致第1个数组元素的值为1，其他数组元素的值为0。

如果需要对数组全部元素进行初始化，可以省略数组长度，但是数组下标符号“[]”不能省略。例如：

2. 二维数组

在C++语言中，二维数组的定义格式如下：

例如：

二维数组元素也是通过数组名和下标来访问的。例如：

可以认为二维数组是一个特殊的一维数组，只是数组中的每一个元素又是一个一维数组。例如，array[3][4]可以认为是一个一维数组array[3]，其中的每一个元素又是一个包含4个元素的一维数组。

在定义二维数组时也可以直接进行初始化。例如：

用户也可以在一个大括号内直接初始化所有的元素。例如：

但是并不提倡该方法，因为如果数组元素过多，将很难界定每一个元素。

与一维数组类似，二维数组也可以只对部分元素进行初始化。例如：

结果是对每一行第1个元素赋值，其他元素为0。

对于二维数组，还可以只对某一个元素或某一行赋值。例如：

在定义二维数组时，如果需要提供全部元素的初始值，可以省略第一维的长度，但是不能省略第二维的长度。例如：

注意

最后一行代码，只提供了11个元素的初始值，但是数组array却包含12个元素，最后一个元素被初始化为0。

2.3.4　布尔类型

在逻辑判断中，结果通常只有真和假两个值。C++语言中提供了布尔类型bool来描述真和假。bool类型共有两个取值，分别为true和false。顾名思义，true表示真，false表示假。在程序中，bool类型被作为整数类型对待，false表示0，true表示1。将bool类型赋值给整型是合法的，反之，将整型赋值给bool类型也是合法的。例如：

2.3.5　枚举类型

在开发程序时，一个对象可能会存在多个状态。例如，Oracle数据库具有关闭、打开、装载、卸载等状态。如果直接在程序中使用0表示关闭状态，1表示打开状态……会使得代码难以阅读。有些用户定义了有意义的常量来表示各个状态，但是在涉及具体函数调用时，无法限制只允许使用“0、1、2、3”。

枚举类型提供了解决上述问题的最好方法。枚举类型提供了一组常量的集合。在定义函数时，将函数参数设置为枚举类型，这样可以限制调用函数必须提供枚举类型中的某个常量，而不能随意输入一个整数。在C++语言中，可以使用enum关键字定义枚举类型。定义格式如下：

使用enum关键字定义一个枚举类型，例如：

在定义枚举类型时，可以为各个常量提供一个整数值，如果没有提供整数值，默认第1个常量值为0，第2个常量值为1，以此类推。例如上面的代码中，CLOSE常量的值为0，OPEN的值为1……

下面为枚举类型设置常量值。例如：

在上面的代码中，将枚举常量CLOSE设置为1，MOUNT设置为4。那么OPEN和UNMOUNT的值是多少呢？由于没有为OPEN和UNMOUNT提供常数值，它们的值应为前一个常量值加1，即OPEN和UNMOUNT的值分别为2和5。下面来演示一下枚举类型的实际应用。

【例2.3】　应用枚举类型。（实例位置：资源包\TM\sl\2\3）

2.3.6　结构体类型

结构体是一组变量的集合。与数组不同，结构体中的变量可以有各种类型。通常将一组密切相关的信息组合为一个结构体，以描述一个对象。例如，描述学生信息，包括姓名、性别、年龄、地址等信息，可以定义一个结构体来描述学生的所有信息。

【例2.4】　定义结构体类型。

其中，关键字struct用于声明一个结构体类型。结构体中的变量被称为成员，如name、sex等。

注意

在声明结构体时，不要忘记末尾的分号。

在声明一个结构体后，可以定义一个结构变量。在C语言中定义结构变量的语法格式如下：

例如，下面的代码采用C语言的形式定义结构体变量。

在C++语言中定义结构体变量的格式与定义普通变量的格式相同。例如：

当定义一个结构体变量时，编译器将为变量分配足够的空间以容纳结构体中所有的成员。在声明结构体类型时，也可以直接定义结构体变量。例如：

【例2.5】　定义结构体类型时直接定义结构体变量。

上述代码在声明结构体Student的同时，定义了一个结构体变量stdnt。此外，在定义结构体时，如果只需要定义一次结构体变量（在其他地方不需要定义该类型的结构体变量），可以不写结构体类型的名称，而只给出结构体变量。例如：

在使用结构体时，需要访问结构体中的各个成员。可以使用“. ”符号来访问结构体中的成员。例如：

两个整型变量可以相互赋值，那么两个结构体变量能否直接赋值呢？答案是可以的。观察如下代码。

【例2.6】 结构体变量之间的赋值。（实例位置：资源包\TM\sl\2\4）

执行上述代码，结果如图2.2所示。

从图2.2中可以发现，another变量的age成员与stdnt变量的age成员是相同的；不仅如此，这两个变量的其他成员数据也相同。

在定义结构体变量时，编译器会为变量分配足够的空间以容纳结构体的所有成员。如果定义如下的一个结构体变量，编译器将为其分配多大的空间呢？

图2.2　结构体变量赋值

分析结构体成员，其中memOne类型为double，占用8个字节；memTwo类型为char，占用1个字节；memThree类型为int，占用4个字节。在定义结构体ByteAlign的变量时，应分配13个字节。但实际使用sizeof函数测试时，发现结构体ByteAlign的变量占用了16个字节。究竟是如何多出3个字节的呢？这涉及结构体的字节对齐问题。编译器在为结构体变量分配空间时，保证下一个成员的偏移量应为该成员数据类型长度的整数倍。分析一下ByteAlign结构在内存中的简单布局。首先为memOne成员分配空间，假设起始位置从0开始，memOne成员将占用0、1、2、3、4、5、6、7共8个字节。接下来为成员memTwo分配空间，由于char类型占用1个字节，因此，memTwo将占据8的位置，因为当前位置8与4是整除的。接下来为memThree成员分配空间，该成员为int类型，占用4个字节。当前位置为9，并不是4的整数倍，因此需要空出3个字节（9、10、11），memTree从12的位置开始分配4个字节的空间。这样就导致了实际分配的大小与“理论上”的大小不一致。

在开发应用程序时，有时需要在一个字节中表示多项内容。例如，在描述IP协议的首部时，其首部长度占4位（bit），版本号占4位，在定义描述IP协议首部的结构体时，该如何实现呢？与其他计算机语言不同，C/C++语言提供了位域，允许用户单独访问一位数据。例如，下面的代码定义了一个IP结构体，用于描述首部长度和版本号。

其中，headerlen成员类型为无符号字符型，理应占1个字节（8位），通过使用位域符号“：”和长度4，headerlen成员只占了“半”个字节—4位。在定义位域字段时，也可以不指定成员名称，这样可以预留一些空间。例如：

用户在访问memTwo成员时，将直接从一个字节的第5位开始读取数据。

2.3.7　共用体类型

共用体类型提供了一种机制，使得多个变量（共用体中的成员）可以共享同一个内存地址。下面的代码定义了一个共用体类型unType。

【例2.7】　定义共用体类型。

定义共用体与定义结构体类似，只是关键字不同，共用体使用union关键字。在共用体unType中，成员cdata与idata的内存起始位置相同，如图2.3所示。

由于共用体成员共用内存空间，因此如果视图改变了一个共用体成员的值，其他成员的值也会发生改变。但是，对于共用体来说，通常一次只需要使用一个成员。当定义一个共用体变量时，编译器会根据共用体成员中占用最多内存空间的变量分配空间，这样使得共用体中的所有成员都能够获得足够的空间。例如，定义一个unType类型的变量tg，编译器将为其分配4个字节的空间，因为idata需要4个字节的空间，cdata只需要1个字节的空间。

图2.3　共用体成员内部布局示意图

注意

共用体的内存空间可以用来存放数种不同类型的成员，但是在某一时刻只有一个成员起作用，起作用的成员是最后一次存放的成员。

2.3.8　指针类型

在C++语言的数据类型中，指针类型是最难掌握的，也是最重要的数据类型之一。灵活地应用指针，能够提高代码的执行效率。在介绍指针之前，先来回顾一下变量的属性。变量具有左值和右值两个属性，即变量的地址和变量的实际数据。指针是用来存放变量的地址的，即指针的值能够存储变量的地址。直接使用变量时，就称之为直接访问，而通过指针获得变量地址进行使用的方式被称为间接访问。这就像将一个物品放在银行的保险箱里，如果将钥匙带在身上，需要时直接打开保险箱拿东西，这就是直接访问。而为了安全起见，将保险箱的钥匙锁在家中的抽屉里，当你要拿东西时，首先要回家取得保险箱的钥匙，然后再使用钥匙打开保险箱，这就相当于用指针调用变量的地址所进行的间接访问。

如果一个指针存储了变量的地址，那么通过指针就能够访问到变量的值，因为变量的值是存储在变量的地址上的。假设有变量var，指向变量var的指针为pavr，如图2.4所示描述了指针与变量的关系。

图2.4　指针与变量的关系

在C++中，定义指针的语法格式如下：

例如，下面的代码定义了一个整型的指针变量。

只定义一个指针变量是没有意义的，还需要为指针变量赋值。指针变量的值应该是一个有意义的地址（通常是某个变量的地址），而不是数据。如何将变量的地址赋值给指针变量呢？C++中可以使用“&”运算符来获得变量的地址。下面的代码演示了通过“&”运算符获得变量地址，并将其赋值为指针变量。

当指针被赋予一个有效的变量地址后，如何通过指针访问或修改变量的数据呢？在指针变量前使用“*”运算符，即可直接访问变量的数据。

【例2.8】　使用“*”运算符访问指针数据。（实例位置：资源包\TM\sl\2\5）

执行代码，结果如图2.5所示。

分析上述代码，首先定义了一个整型变量ivar，将其初始化为10；然后定义一个指针变量pvar，将其初始化为ivar的地址；接着修改指针变量指向的地址上的数据；最后输出变量ivar的值和指针变量pvar的值。从图2.5中可以发现，变量ivar的值为8，表明通过指针变量修改了ivar的值。

指针变量不仅可以指向简单的变量，还可以指向数组变量。例如：

在上面的代码中，&iarray[0]表示获取数组中第1个元素的地址，即数组的首地址。对于数组来说，数组名同样表述数组的首地址，因此下面的代码与上述两行代码是完全相同的。

图2.6描述了当前指针变量pvar与数组iarray之间的关系。

图2.5　使用指针变量修改数据

图2.6　指针变量pvar与数组iarray之间的关系

当一个指针变量指向一个数组后，通过指针变量即可访问该数组中的每一个元素。例如，下面的代码利用指针输出数组中的每一个元素。

【例2.9】　使用指针变量输出数组元素。（实例位置：资源包\TM\sl\2\6）

执行上述代码，结果如图2.7所示。

在上述代码中，注意“pvar = pvar + 1;”语句，该语句的作用是使指针指向数组中的下一个元素，而不是简单地将指针地址加1或将指针值加1。语句“pvar = pvar + 1;”是移动指针pvar指向的地址，移动量不是1个字节，而是1个数组元素的大小，更准确地说应该是指针pvar的类型（这里为int类型）的大小。

在开发程序时，如果需要使用一组指针，可以定义一个指针数组。例如，下面的代码定义了一个整型的指针数组。