蓝桥杯之c++入门（一）【数据类型】

前言

上一期我们通过一个简单的c++程序了解到了c++的main函数，头文件，名字空间，这期我们继续来了解c++的数据结构。

数据类型

C++中提供了丰富的数据类型来描述⽣活中的各种数据。⽐如：可以使⽤整型类型来描述整数，使⽤字符类型来描述字符，使⽤浮点型类型来描述⼩数。

所谓 “类型”，就是相似的数据所拥有的共同特征，编译器只有知道了数据的类型，才知道怎么操作数据。
下⾯主要探讨简单数据类型。

1.1 字符型

 char //character的缩写

在键盘上可以敲出各种字符，如： a ， q ， @ ， # 等，这些符号都被称为字符，字符是⽤单引号括起来的，如： ‘a’ ， ‘b’ ， ‘@’ 。为了能说明这些字符，给他们抽象出⼀种类型，就是字符型，C语言中就是 char 。

ASCII编码
我们知道在计算机中所有的数据都是以⼆进制的形式存储的，那这些字符在内存中分别以什么样的⼆进制存储的呢？如果我们每个⼈自己给这些字符中的每个字符编⼀个⼆进制序列，这个叫做编码，为了⽅便⼤家相互通信，不造成混乱，后来**美国国家标准学会（ANSI）**出台了⼀个标准 ASCII 编码，C语言中的字符就遵循了 ASCII 编码的方式。

参考：https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/ascii

我们不需要记住所有的ASCII码表中的数字，使⽤时查看就可以，不过我们最好能掌握⼏组特殊的数据：

• 字符 A~Z 的ASCII码值从 65~90
• 字符 a~z 的ASCII码值从 97~122
• 对应的⼤⼩写字符（a和A）的ASCII码值的差值是 32
• 数字字符 0~9 的ASCII码值从 48~57
• 换⾏ \n 的ASCII值是： 10
• ASCII码值从0~31 这32个字符是不可打印字符，无法打印在屏幕上观察

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
 {
 	char c1 = 'Q';
 	cout << c1 << endl;
 	char c2 = 81;
 	cout << c2 << endl;  //Q的ASCII码是81
 	return 0;
 }

1.2 整型

整型类型是对所有整数的抽象，为了能对整数形成统⼀的类型标识，就有整型；
在 C 和 C++ 中 整型被分为四⼤类： short 、 int 、 long 、 long long 。

short [int] //短整型
int //整型
long [int] //⻓整型
long long [int] //更⻓的整型

1.3 浮点型

浮点型式对所有实数（⼩数）的抽象，为了能对实数进⾏统⼀的类型标识，就有了浮点型。
浮点型有三种：

float //单精度浮点型 
double //双精度浮点型
long double //更⻓的双精度浮点型

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	char c = 'a';
	short s = -10;
	int i = -10;
	long l = 34;
	long long ll = 345;
	float f = 1.334f;
	double d = 3.14;
	long double = 123.514;
	
	return 0;
}

在C/C++中⼩数的书写形式：

3.14; //编译器会默认识别为double类型
3.14f; //编译器会默认识别为float类型
1e5; //这种写法是科学计数法的形式，意思是1.0*10^5
1e5+10; //1*100000+10 == 100010
1.23e5+10; //1.23*100000+10 = 123010

3.4 布尔类型

C++有⼀种类型叫： bool （布尔类型），布尔类型的变量的值可以是 true 或 false ，这种类型类型的变量专⻔⽤来表⽰真或假的。当然在C和C++中，0表示假，⾮0表示真，有时候不使用 bool 类型也能表达相同的逻辑。

bool

代码演示：

//代码1
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
 bool flag = true;
 if (flag)
 printf("I like C++!\n");
 return 0;
}
//代码2
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
 int flag = 0;
 cin >> flag; //如果输⼊⾮零的值，flag就表⽰真
 if (flag)
 printf("I like C++!\n");
 return 0;
}

1.5 signed 与 unsigned

signed 和 unsigned 关键字修饰字符型和整型类型的。

signed 关键字，表示⼀个类型带有正负号，包含负值；比如：温度、银行存款。
unsigned 关键字，表⽰该类型不带有正负号，只能表⽰零和正整数，比如：年龄。有了 signed 和 unsigned 的修饰，字符和整型类型其实更加丰富，可以有以下这些：

//字符型
char
signed char //有符号的字符类型
unsigned char //长符号的字符类型
//短整型
short [int]
[signed] short [int] //有符号的短整型
unsigned short [int] //无符号的短整型
//整型
int
[signed] int //有符号的整型
unsigned [int] //无符号的整型

//?整型
long [int] 
[signed] long [int] //有符号的长整型
unsigned long [int] //无符号的长整型
//更长的整型
long long [int]
[signed] long long [int] //有符号的
unsigned long long [int] //?符号的

对于 int 类型，默认是带有正负号的，也就是说 int 等同于 signed int 。由于这是默认情况，关键字 signed ⼀般都省略不写，但是写了也不算错。

signed int a; //等同于int a,⼀般不写signed

int 类型也可以不带正负号，只表示⾮负整数。这时就必须使⽤关键字 unsigned 声明变量。

unsigned int a; // unsigned int：⽆符号整数类型

变量声明为 unsigned 的好处是，同样⻓度的内存能够表⽰的最⼤整数值，增⼤了⼀倍。比如，16位的 signed short int 的取值范围是： -32768~32767 ，最⼤是 32767 ；

而unsigned short int 的取值范围是： 0~65535 ，最⼤值增⼤到了 65535 。32位的 signed int 的取值范围可以参看 climits 中给出的定义。

下⾯的定义是Dev-C++环境中， climits 中相关定义，其实如果仔细看 climits 中也是包含的limits.h 。

#define SHRT_MIN (-32768) //有符号16位整型的最⼩值
#define SHRT_MAX 32767 //有符号16位整型的最⼤值
#define USHRT_MAX 0xffffU //⽆符号16位整型的最⼤值
#define INT_MIN (-2147483647 - 1) //有符号整型的最⼩值
#define INT_MAX 2147483647 //有符号整型的最⼤值

unsigned int ⾥⾯的 int 可以省略，所以上⾯的变量声明也可以写成下⾯这样

 unsigned a;

字符类型 char 也可以设置 signed 和 unsigned 。

signed char c; // 范围为 -128 到 127
unsigned char c; // 范围为 0 到 255

⼩提⽰：
注意， char 类型到底是 signed char 还是 unsigned char ，由编译器决定。⼤部分的编译器上 char 就是 signed char 。
这就是说， char 不等同于 signed char ；它有可能是 signed char ，也有可能是unsigned char 。这⼀点与 int 不同， int 就是等同于 signed int 。

1.6 数据类型长度

每⼀种数据类型都有⾃⼰的⻓度，使⽤不同的数据类型，能够创建出⻓度不同的变量，变量长度的不同，存储的数据范围就有所差异。

1.6.1 sizeof 操作符

sizeof 是⼀个关键字，也是操作符，专⻔是⽤来计算特定数据类型的⻓度的，单位是字节。
sizeof 操作符的操作数可以是类型，也可是变量名或者表达式， sizeof 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略掉后边的括号的。

sizeof( 类型 )
sizeof 表达式

sizeof 的计算结果是 size_t 类型的， size_t 指的是⽆符号整数（该类型包含了所有可能的unsigned int ， unsigned long ， unsigned long long 等类型，具体是取决于编译器的）。

#include <stream>
using namespace std;
int main()
{
 int a = 10;
 cout << sizeof(a) << endl;
 cout << sizeof a << endl; //a是变量的名字，可以省略掉sizeof后边的()，但不建议去掉
 cout << sizeof(int) << endl;
 return 0;
}

1.6.2 各数据类型长度

#include <stream>
using namespace std;
int main()
{
 cout << sizeof(char) << endl;
 cout << sizeof(bool) << endl;
 cout << sizeof(short) << endl;
 cout << sizeof(int) << endl;
 cout << sizeof(long) << endl;
 cout << sizeof(long long) << endl;
 cout << sizeof(float) << endl;
 cout << sizeof(double) << endl;
 cout << sizeof(long double) << endl;
 return 0;
}

在DevC++下的输出：

1
1
2
4
4
8
4
8
16

注：
这里我们发现long和int的数据类型长度都为4，这是因为C/C++的标准库规定，long的数据类型长度必须大于等于int的数据类型长度，所以有的编译器是4，有的编译器是8；

该如何理解这些数据类型的⻓度呢？其实我们使⽤这些数据类型可以向内存申请空间（就是创建变量），不同的数据类型⼀次性申请的空间⼤⼩是有差异的。你可以这样理解：

1.7 各类型取值范围

前⾯的知识已经让我们了解到了很多的数据类型，不同的数据类型所创建的变量的⻓度是有差异的，这个⻓度差异⼜决定了，这种变量中能存储的值的⼤⼩。
其实每⼀种数据类型有⾃⼰的取值范围，也就是存储的数值的最⼤值和最⼩值的区间，有了丰富的类型，我们就可以在适当的场景下去选择适合的类型。
下⾯是不同数据类型的取值范围。

为了代码的可移植性，和方便记忆，需要知道某种整数类型的极限值时，经常使⽤这些速记的符号。
limits.h ⽂件中说明了整型类型的取值范围。（C++中头⽂件的名字是 ）
float.h 这个头⽂件中说明浮点型类型的取值范围。（C++中头⽂件的名字是 ）

⼤家对这些类型的取值范围还得⼤概知道取值范围的数量级，像 int 类型取值⼤概就
是：$-2.1\ast 10^{9}2.1\ast 10^9$，这⾥就是10^9这样的数量级。

1.8 typedef

在C++中有⼀个关键字是和类型有关的，是⽤来给类型重命名的。当有⼀个类型⽐较复杂的时候，可以简化类型。 typedef 在竞赛中经常使⽤，可以提升编码速度。typedef使⽤的基本语法形式：

typedef 旧类型名 新类型名;

比如：

typedef unsigned int uint; 
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;

上⾯代码的意思是将 unsigned int 类型重命名为 uint ，使⽤ uint 创建的变量和使用unsigned int 是⼀样的，其他几个也是⼀样的道理。

uint num1 = 0;//等价于 unsigned int num1 = 0;
ll num2 = 0; //等价于 long long num2 = 0;
ull num3 = 0; //等价于 unsigned long long num3 = 0;

1.9 练习

练习1：

整数

链接：https://ac.nowcoder.com/acm/problem/21985
来源：牛客网

牛牛刚刚出生，嗷嗷待哺，一开始他只能学说简单的数字，你跟他说一个整数，他立刻就能学会。

输入一个整数，输出这个整数。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a = 0;
    
    cin >> a;
    cout << a << endl;
    return 0;
}

练习2：

打印字符
输入一个 ASCII 码，输出对应的字符。
输入格式
一个整数，即字符的 ASCII 码，保证存在对应的可见字符。

输出格式
一行，包含相应的字符。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int n = 0;
    cin >> n;
    char c = n;
    cout << c << endl;
    return 0;
}

题⽬中说明：“⼀个整数，即字符的 ASCII 码”，那么就必须使⽤⼀个int类型的变量来输⼊数值。因为C++的 cin 是根据变量的类型在缓冲区读取数据的。换成 char 类型是不⾏的，虽然 char 类型的变量也是能存储这个ASCII值的。

练习3：

倒序
输入三个数，反序输出这三个数。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a,b,c;
    cin >> a >> b >> c;
    cout << c <<' '<< b << ' ' << a;
    return 0;
}

注意题⽬中数据范围的提⽰，a, b, c 正好是int的取值范围内，所以a, b, c定义为int类型就是合适的。

练习4：

整型数据类型存储空间⼤⼩
分别定义int，short类型的变量各一个，并依次输出它们的存储空间大小(单位：字节)
【输入】
(无）

【输出】
一行，两个整数，分别是两个变量的存储空间大小，用一个空格隔开。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
 int n = 0;
 short s = 0;
 cout << sizeof(n) << " " << sizeof(s) << endl;
 
 return 0;
}

总结

这期我们主要介绍了c++中的数据类型，下期见。