《好学的C++程序设计》——2.1 数据分类入驻存储空间听候处理

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《好学的C++程序设计》——2.1 数据分类入驻存储空间听候处理

异步社区 2017-05-02 18:00:00 浏览1388
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本节书摘来自异步社区出版社《好学的C++程序设计》一书中的第2章,第2.1节,作者: 张祖浩 , 沈天晴,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.1 数据分类入驻存储空间听候处理

好学的C++程序设计

2.1.1 基本数据分哪些类

我们平时所常用的基本数据类型有char(字符型)、int(整数型)、float(带小数点的数,称为实数型)、double(双精度带小数点的数,简称双精度型)。

其中,char型数据在计算机中实际就是以8位二进制码(ASCII码)所表示的一个整数。故从本质上说,char型也可看成是整数型。常用的字符见附录中ASCII码。字符可以对整型变量赋值。反过来,整数也可对字符类型变量赋值。二者是相通的。字符进行算术运算时,以其ASCII码值参与运算。

表2-1中,按数据有无正负,可修饰为signed(有正负)或unsigned(无正负,即全正);按数据的长度大小又可修饰为short(短)或long(长)。这些修饰词与基本数据类型组合后,综合而形成如表2-1所示的常用的各种基本数据类型。
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照理,对每种数据类型都需作出定义后才可使用,但现在表中所示各种类型含义都已清楚而明确,因此就不必作出定义了。类型定义又称为类型声明。

表2-1中的各项具体数据对不同的C++系统有可能会有所区别。

2.1.2 什么是数据变量的存储空间、长度和取值范围

表2-1中谈到存储空间、长度和取值范围,现作具体说明如下。

变量存储空间及其大小、地址、类型、内容
一般而言,随着程序的运行,数据之值会有所变化,故称之为数据变量,简称变量。常量可以看做是变量的特殊情况。

用以存储变量值的内存空间叫做变量存储空间,简称存储空间。成串的存储空间连成一片,称为存储区。

存储空间是由连续的内存单元组成的,1个内存单元可存储1字节(即8位二进制数)。存储空间大小可用内存单元数(即字节数)来表示。拿int型变量来说,表2-1表明,int型存储空间占4个字节,即占4个内存单元,如图2.1所示。
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从图2.1所示来看,存储空间所占的每个内存单元都有其地址,是连续编的,例如图中1326~1329。存储空间的第一个内存单元地址(即首字节地址,图中是1326)就定义为该存储空间的地址。如果存储空间中存储了某变量,则此地址也作为该变量的地址。

变量有类型,其存储空间也应该有类型。我们把变量的类型定义为其存储空间的类型。也就是说,变量存储空间的类型就是所存储变量的类型。比如,int型存储空间是存储int型变量的;char型存储空间是存储char型变量的……存储空间的类型与所存储变量的类型是一致的。

如果变量之值存入了存储空间,则存储空间内容就是该变量之值。否则,存储空间内容是一个随机值,说不定是多大多小。

存储空间中变量值怎么安置
数据变量值在存储空间中是怎样安置的呢?对整数而言,存储安置的规则是:变量值的高位字节存于高地址的内存单元中;低位字节存于低地址的内存单元中。

拿图2.1中情况来说,图中int型变量值、存储空间及其各字节情况如下:
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比如,设一个int型变量的二进制值为:11011011011011010010011010100011,

以十六进制表示就是:DB6D26A3共占4个字节,4个字节中的数据分别为:DB、6D、26、A3。它们分别存储在4个内存单元中。按“高位字节存于高地址,低位字节存于低地址”的规则,安置如图2.2所示。

以上的安置规则对于所有整型变量都是适用的。对实型变量的安置较复杂,本书就不谈了。

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存储空间的大小及检测
存储空间的大小用存储空间所占内存单元数(字节数)来表示。从表2-1中看出,存储空间的大小是视类型而定的。对不同的计算机系统,各类型数据的存储空间字节数有可能有差别,我们可以用存储空间字节数运算符sizeof来进行检测。用的形式是:

sizeof(类型名或表达式)

sizeof的值就是括弧中的数据类型存储空间的字节数。例子如下。

【例2-1】检测表2-1中各类型变量存储空间的字节数。程序如下:

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  cout<<"char类型存储空间的字节数是:"<<sizeof(char)<< '\n';
  cout<<"int类型存储空间的字节数是:"<<sizeof(int)<<'\n';
  cout<<"float类型存储空间的字节数是:"<<sizeof(float)<<'\n';
  cout<<"double类型存储空间的字节数是:"<<sizeof(double)<<'\n';
  return 0;
}

程序运行结果输出如下:

char类型存储空间的字节数是:1
int类型存储空间的字节数是:4
float类型存储空间的字节数是:4
double类型存储空间的字节数是:8

程序中,共有4个输出语句,形式都相同。每一句都是先输出双引号中的字串,接着输出sizeof之值,即变量类型存储空间的字节数。各语句最后的'n'是换行的意思。

数据变量的长度和取值范围
一个字节是8位二进制数。一个变量存储空间的字节数乘以8就是该变量值的二进制总位数,这叫作该变量的长度。变量长度定下了,变量取值范围也定了,具体见表2-1中最右列。

程序运行中,如果某变量的运算超出其取值范围,则会产生溢出错误,这要引起注意。

2.1.3 数据常量怎样表示
代数式y=x+5中,x和y是变量,5是常量。C++中根据数据常量的不同类型采用不同的表示法,今分述如下:

整数常量的表示
(1)十进制整数的表示:这和我们平时所熟悉的形式一样,不必多谈。

(2)十六进制整数的表示:以0x或0X开头(其中0不是字母而是数字零),后跟着由0~F组合而成的整数,这是十六进制数的表示。例如0x5c就表示十六进制数5c。

实数常量的表示
实数是带小数点的数,其有效值默认是6位。表示形式有下列两种:

(1)一般形式:例如,14.8、−23.98,这和我们平时所熟悉的形式一样。

(2)科学记数法(又叫指数形式):例如,0.75×109表示为0.75E+9,−28.6×10−9表示为−28.6E−9。若小数点前留1位,则是标准科学记数法。例如前面二数分别表示为7.5E+8和−2.86E−8就是标准的科学记数。E大写小写都行,但E前E后都必须有数字。像E-5或0.67E这样表示都是非法的。

(3)后缀F或f的实数为float型。例如34.56f和67.45F。无后缀的实数默认为double型。例如34.56和67.45就默认为double型。

字符常量的表示
(1)对于可以通过键盘输入的,可显示的字符,可用单引号界定表示。例如‘A’、‘#’和‘?’等。

(2)对于不可以通过键盘输入的,不可显示的字符,C++提供了一种叫做转义序列的表示方法,常用的见表2-2。它是用反斜杠 将一个字符的含义作了转变,故称转义。

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平时‘n’、‘t’、‘0’三者含义分别是字符n、t、0。如果三者各加入一个反斜杠成为‘n’、‘t’、‘0’,则含义就转变了。转义成特定含义,见表中1~3行含义列中所示。

平时反斜杠、单引号’、双引号”三者各有其特定含义,分别用于转义、字符界定、字符串界定。若想把它们单纯作为字符用而写成‘’、‘’’、‘”’,那是不够的,因为其特定含义并未改变。必须加入反斜杠进行转义,写成‘’、‘’’、‘”’。这样写就不按其特定含义,而是转义分别作为字符、字符’、字符”使用,见表中4~6行含义列中所示。

字符串常量的表示
字符串常量是用双引号界定的不可改变的字符序列。例如下面的几个:

"boy" "a" "1358"

存储时,每条字符串结尾处都要加一个结尾符‘0’以表示字符串结束。结尾符‘0’是ASCII码为零的字符NULL。

字符串和结尾符一起,存储于字符存储空间串中。所占内存单元总数应该是字符个数加1。

单个字符和上述字符串们在内存中的存储情况如图2.3所示。图中‘a’是单引号界定的,是单个字符;“a”是双引号界定的,是字符串。二者在存储方面的区别在于前者只占一个内存单元,而后者则因为额外加了一个字符串结尾符,故占两个内存单元。
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由于平时双引号是作为字符串界定符使用的。若在字符串内有双引号作为字符串成员,则为避免误会就必须加反斜杠,以对其特定含义进行转义。例如对于下面的字符串:

Please enter "Yes"or"No".       //A

应表示为:

"Please enter \"Yes\"or\"No\"."    //B

由于平时反斜杠是作为转义的意思使用的。如果在字符串内有反斜杠作为字符串成员,则必须加反斜杠,以对其特定含义进行转义。例如对于表示文件路径的字符串:

D:\ex\G02.DOC                //C

应表示为:

"D:\\ex\\G02.DOC"              //D

以上说的是在程序中,若要表示A行或C行的字符串,则必须分别用B行或D行的形式表示之。但是,如果是从键盘输入A行或C行的字符串,则所有字符一律平等,均照原样按键就行,不必加转义的反斜杠。

在程序中,中文常以字符串形式出现。例如“请输入同学姓名。”,一个中文字的代码占用两个内存单元,中文标点符号亦然。字符串结尾符则和上述一样,也是‘0’或0,只占一个内存单元。因此字符串“请输入同学姓名。”连同字符串结尾符在内,总共占17个内存单元,也就是17个字节。这可用语句cout<

字符串常量的值
字符串常量的存储是由系统配给相应的字符存储空间串,将字符们连同结尾符依次存入各个存储空间中。把该字符串的首字符地址作为该字符串常量的值。

2.1.4 数据变量首次出场必须声明属何类型

程序中,凡某数据变量首次出场,都应该作一个声明,表明该变量属何类型。系统就根据该变量类型,配给相应存储空间,用以存储该变量之值。然后才能对该变量进行操作使用。

变量声明的一般形式如下:

数据类型 变量名1,变量名2,…,变量名n;
例如,下列两条语句声明了int 型变量n和total;float 型变量vol、r和hig。

int n,total;
float vol,r,hig;

句末的分号表示语句的结束。在同一条语句中声明多个变量时,相互间要用逗号隔开。

在声明变量的同时,也可以用“=”给变量设置初值(又叫做初始化)。例如:

int a=5; 
double b=3.45; 
char c=‘g’;

a初值为5,b初值为3.45,c初值为‘g’。声明语句中,用“=”进行初始化。

若不在声明的同时进行初始化,而在声明过后另赋初值也行。例如:

double b; 
char c; 
b=3.45;
c=‘g’;

每一条语句都用分号结束。前两条语句是变量声明语句。后两条语句都是赋值语句,赋值语句中“=”是赋值运算符,作赋值用。

注意,在程序内,“=”在声明语句中作初始化用,在赋值语句中作赋值运算符用。在程序之外的数学等式中“=”是作等号用。不同场合有不同含义,注意不要混淆。

2.1.5 怎样对数据变量进行访问

对变量进行访问就是对变量存储空间内容进行“读”或“写”
我们知道,数据是程序处理的对象。要对数据进行处理,就必然要对数据进行访问。所谓对数据进行访问,实际就是对数据变量存储空间进行赋值或取值。

赋值就是去原值存新值。赋值就好比是将原值覆盖掉,写上新值。取值不是像取苹果或取钱那样取一个少一个的。取值实际上是读值。存储空间中的值是万读不变的。

所以,简言之,所谓对变量进行访问,实际就是对变量存储空间内容进行“读”或“写”。

“直呼其名”访问、直呼别名访问、循址访问
“直呼其名”访问就是用变量名,对变量进行访问。这是访问变量的一种基本方式。例如,在第1章例1-1中有一语句“dif=a-b;”。此句赋值运算符“=”的右侧a-b的意思是从变量a和变量b的存储空间中读出二者之值,求出二者之差a-b。然后,通过赋值运算符“=”将二者之差a-b赋给左侧的变量dif。这样,dif存储空间中的值就是a-b了。这就是用各变量之名对各变量进行读值或写值。是“直呼其名”的访问。这种访问较简单,不多谈。

变量还可以另取一个别名,可用别名进行访问。这和“直呼其名”一样,不过是“直呼其别名”而已。

我们知道,变量存储空间是有地址的。因此,要对变量进行访问还可以采用循址访问的方式进行访问。变量地址又叫指针,即用指针进行访问。

下面将对别名和指针分别进行介绍。

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