C++基础系列【4】C++数据类型

数据类型是构建程序的基础，它决定了变量在内存中存储的方式和大小，以及可以进行的操作。

C++提供了很多内置数据类型，使开发者可以高效地处理和操作各种数据。

基本数据类型

C++提供了多种基本的内置数据类型，每种类型都有特定的关键字和用途：

布尔型 (bool)
1. 用途：表示真或假的状态。
2. 内存占用：1个字节。
3. 取值范围：true 或 false。
字符型 (char)
1. 用途：存储单个字符，如字母或数字。
2. 内存占用：1个字节。
3. 取值范围：
  - char：-128 到 127（signed char）（-2^7 到 2^7 - 1）
  - unsigned char：0 到 255（0 到 2^8 - 1）
整型 (int)
1. 用途：存储整数。
2. 内存占用：4个字节（在大多数现代系统上）。
3. 取值范围：
  - int：-2,147,483,648 到 2,147,483,647（signed int）（-2^31 到 2^31 - 1）
  - unsigned int：0 到 4,294,967,295（0 到 2^32 - 1）
浮点型 (float)
1. 用途：存储单精度浮点数。
2. 内存占用：4个字节。
3. 取值范围：约 ±3.4 × 10^38，有效数字约7位。
双浮点型 (double)
1. 用途：存储双精度浮点数。
2. 内存占用：8个字节。
3. 取值范围：约 ±1.7 × 10^308，有效数字约15位。
长整型 (long)
1. 用途：存储较大的整数。
2. 内存占用：在32位系统上通常为4个字节，在64位系统上通常为8个字节。
3. 取值范围：
  - long：-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807（signed long）（-2^63 到 2^63 - 1）
  - unsigned long：0 到 18,446,744,073,709,551,615（0 到 2^64 - 1）

类型修饰符

可以使用类型修饰符来改变基本数据类型的属性：

signed：表示有符号类型，可以存储正数、负数和零。默认情况下，int、short、long都是有符号的。
unsigned：表示无符号类型，只能存储非负整数。
short：表示短整型，通常占用2个字节。
long：表示长整型，占用字节数依系统而定（通常为4或8个字节）。
long long：表示更长的整型，占用8个字节，比long更明确地表明这是一个更大的整数类型。

类型转换

类型转换是将一个数据类型的值转换为另一种数据类型的值的过程。C++中提供了四种类型转换方式：

static_cast
1. 用途：在相关类型之间进行转换，如从int到float。
2. 示例：

  int i = 10;
  float f = static_cast<float>(i);

dynamic_cast
1. 用途：用于将基类指针或引用安全地转换为派生类指针或引用。
2. 示例：

class Base {};
class Derived : public Base {};
Base* ptr_base = new Derived();
Derived* ptr_derived = dynamic_cast<Derived*>(ptr_base);

const_cast
1. 用途：去除const限定符。
2. 示例：

const int i = 10;
int r = const_cast<int>(i);

reinterpret_cast
1. 用途：在几乎任意类型之间进行转换，不进行任何类型检查。
2. 示例：

int i = 10;
float f = reinterpret_cast<float&>(i);

typedef与using

typedef和using都可以用来为类型定义别名，但它们有一些区别：

typedef：
- 用法：typedef 原有类型新类型名;
- 示例：

typedef unsigned int uint;
uint a = 10;

限制：作用有限，不支持模板类型别名。

using：
- 用法：using 新类型名 = 原有类型;
- 示例：

using uint = unsigned int;
uint a = 10;

优势：作用更广，支持模板类型别名。

建议C++中更多的使用using，一般都是C语言才使用typedef。

`enum`

C语言的教程中咱详细介绍过，枚举类型是一种用户定义的数据类型，它由一组命名的整数常量组成。枚举类型的变量只能取这些常量中的值。

定义：

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
Color c = RED;

赋值：默认情况下，第一个枚举常量的值为0，后续常量值依次递增1。也可以显式赋值。

enum Color { RED = 1, GREEN, BLUE };

类型转换：枚举类型的值可以隐式转换为整数，但不能隐式转换为其他类型。

高级类型

size_t：表示对象的大小或数组元素的个数，是一种无符号整型。大小与平台相关，但足以存储任何对象的大小。
wchar_t：宽字符类型，Windows下比较常用，用于支持多字节字符集（如Unicode）。
位域 (bit-field)：允许在结构体中定义占用特定位数的成员，用于节省内存。

综合示例代码

详见：https://godbolt.org/z/fxY711s57

#include <iostream>
#include <limits>
using namespace std;

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
typedef unsigned int uint;

int main() {
    bool flag = true;
    char ch = 'A';
    signed char sch = -10;
    unsigned char uch = 200;
    int i = -1000;
    unsigned int ui = 1000;
    long l = 123456789L;
    unsigned long ul = 1234567890UL;
    long long ll = 9223372036854775807LL;
    unsigned long long ull = 18446744073709551615ULL;
    float f = 3.14f;
    double d = 3.141592653589793;
    long double ld = 3.14159265358979323846L;
    wchar_t wc = L'你';
    size_t size = sizeof(int);

    cout << "Flag: " << flag << endl;
    cout << "Char: " << ch << ", Signed Char: " << sch << ", Unsigned Char: " << uch << endl;
    cout << "Int: " << i << ", Unsigned Int: " << ui << endl;
    cout << "Long: " << l << ", Unsigned Long: " << ul << endl;
    cout << "Long Long: " << ll << ", Unsigned Long Long: " << ull << endl;
    cout << "Float: " << f << ", Double: " << d << ", Long Double: " << ld << endl;
    wcout << "Wide Char: " << wc << endl;
    cout << "Size of int: " << size << " bytes" << endl;

    Color color = RED;
    switch (color) {
        case RED:
            cout << "Color is Red" << endl;
            break;
        case GREEN:
            cout << "Color is Green" << endl;
            break;
        case BLUE:
            cout << "Color is Blue" << endl;
            break;
    }

    uint myUint = 123;
    cout << "Using uint: " << myUint << endl;

    return 0;
}