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C++程序设计基础 第二章.pdf

前言

本文档由 @ItsJiale 创作，作者博客：https://jiale.domcer.com/，作者依据数学与大数据学院 2024 级大数据教学班的授课重点倾向编写而成。所有内容均为手动逐字录入，其中加上了不少自己的理解与思考，耗费近一周时间精心完成。

此文档旨在助力复习 C++ 程序设计基础，为后续学习数据结构筑牢根基。信计专业的同学，也可参考本文档规划复习内容。需注意，若个人学习过程中存在不同侧重点或对重难点的理解有差异，应以教材内容为准。倘若文档内容存在任何不妥之处，恳请各位读者批评指正。

By：ItsJiale

2025.4.8

第2章 基本数据类型和表达式

2.1 C++语句基本元素

它们包括标识符、关键字、字面值常量、运算符以及标点符号

2.1.1 标识符

C++标识符由字母、数字和下画线组成，而且必须要以字母或下画线开头。

注意：C++严格区分大小写

2.1.2 关键字

关键字不能作为用户自定义的标识符名

2.2 基本数据类型

2.2.1 内置类型

常用的数据类型

相关概念：

位（bit）是计算机存储数据的最小单位，指二进制中的一个位数，其值为0或1

字节（Byte）是计算机存储容量的基本单位，一个字节由8位二进制数组成，即8个比特位

如果想要表达无符号类型，需要在这些类型名前面添加unsigned修饰符，例如unsigned int

原码

原码是一种最简单的机器数表示法，最高位为符号位，0 表示正数，1 表示负数，其余位表示数值的绝对值。
以 8 位二进制数为例，十进制数 +5 的原码是 0000 0101， -5 的原码是 1000 0101。

反码

反码的表示规则是：正数的反码与原码相同；负数的反码是在原码的基础上，符号位不变，其余位按位取反。
以 8 位二进制数为例，十进制数 +5 的反码是 0000 0101， -5 的原码是 1000 0101，反码是 1111 1010 。

补码

补码的表示规则是：正数的补码与原码相同；负数的补码是在反码的基础上加 1。补码解决了原码在进行减法运算时的问题，在计算机中，有符号数通常用补码表示。
以 8 位二进制数为例，十进制数 +5 的补码是 0000 0101， -5 的原码是 1000 0101，反码是 1111 1010，补码是 1111 1011。

反码可以看作是从原码到补码转换过程中的中间码。

2.2.2 常量

整型常量

以0开头的数代表八进制数，八进制数由数字0~7组成。以0x或0X开头的数代表十六进制数，十六进制数由数字0~9和字母A~F（大小写均可以）组成。

实型常量

实型常量以小数或指数表示。指数形式由尾数、阶数和E或e组成

字符和字符串常量

用单引号引起来单个字符称为字符常量，由双引号引起来的零个或多个字符称为字符串常量

2.3 对象

2.3.1 对象的定义和初始化

对象的定义

以类型说明符开头，紧跟一个或多个对象名，其中对象名以逗号分隔，并以分号结束

int age;

int age, score ;

对象的初始化

int age =18;

2.3.2 对象的声明

声明对象，需要利用关键字extern，而且不能提供初始值

extern int i ;

2.4 常量修饰符

2.4.1 const修饰符

不能对const修饰的对象进行改写

const int c =100;

2.5 表达式

2.5.1 基本知识

左值和右值

任何一个表达式，要么是左值，要么是右值。对于程序员来说，左值所在的内存空间的地址是可以获取（用取地址符&获取）的，但右值的地址是无法得到的。因此，左值对象既可以读又可以写，而对右值对象只能进行读操作，不能对它进行写操作。显然，常量都是右值，而由程序员定义的用来存放并能够改变值的对象是左值。

优先级和结合性

通常一般都是先乘除后加减

2.5.2 算术运算符

2.5.3 赋值运算符

赋值运算符 “=”的功能是，把赋值符号右侧表达式的值写入赋值符号左侧的操作对象里，所以赋值运算符的左侧操作对象必须是一个支持写操作的左值。运算的结果是左侧操作对象本身，且是左值，表达式的值是左侧对象的值。

int i = 0 , j = i ; //初始化而非赋值

i = 0 ; //赋值而非初始化

i+j =10; //错误：算术表达式为右值

2.5.4 自增和自减运算符

后置 j = i ++ 先调用后自增

前置 j =++i 先自增后调用

int a =10,b= 20 ;

b=a++; _** **_**//先把a的值赋给b 然后 a再自增**

结果是b=10，a=11

2.5.5. 逻辑和关系运算符

在这些运算符中，①逻辑非的优先级最高->②算术运算符->③关系运算符->④逻辑与->⑤逻辑或->⑥赋值运算

关于逻辑非：
在大多数编程语言中，数值 0 被视为逻辑假，非 0 数值被视为逻辑真。所以这里的操作数 5，它的值在逻辑上被认为是 “真”。对于 “!5”，因为操作数 5（逻辑上为真），经过逻辑非运算后，结果就变为逻辑假。

短路最值：

对于&&来说，仅仅当左侧运算对象的值为真时，才计算右侧运算对象的值

对于 | | 来说，仅仅当左侧运算对象的值为假时，才计算右侧运算对象的值

2.5.6 逗号运算符

逗号表达式求值的方法为依次_从左往右计算每个运算对象，表达式的结果为最右边的运算对象_

即：整体取最右边的值赋给i

int i , j；

i = (j=3 , j += 6 ,5+6); // i 的值为11，j的值为9

2.5.7 条件运算符

条件运算符（？：）是唯一的一个三目运算符

● 若条件表达式的结果为true，则整个三目运算符表达式的值是表达式1的值。
● 若条件表达式的结果为false，则整个三目运算符表达式的值是表达式2的值。

2.5.8 sizeof 运算符

sizeof 运算符返回一个表达式或一个类型所占内存的_字节数_。一般格式为

sizeof(type)或

siezeof(expr)

2.5.9 位运算符

位运算符包括 ~（按位取反 0换1 、1换0）、<<（左移 左移比特位，用0来补空缺）、>>（右移）、&（位与）、| （位或）和^（位异或）

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 5; // 二进制: 0101
    int b = 3; // 二进制: 0011

    // 按位与（&）
    int andResult = a & b; // 二进制: 0001，十进制: 1
    cout << "按位与结果: " << andResult << endl;

    // 按位或（|）
    int orResult = a | b; // 二进制: 0111，十进制: 7
    cout << "按位或结果: " << orResult << endl;

    // 按位异或（^）
    int xorResult = a ^ b; // 二进制: 0110，十进制: 6
    cout << "按位异或结果: " << xorResult << endl;

    // 按位取反（~）
    int notResult = ~a; // 二进制补码运算结果，通常为负数
    cout << "按位取反结果: " << notResult << endl;

    // 左移（<<）
    int leftShiftResult = a << 2; // 二进制: 010100，十进制: 20
    cout << "左移结果: " << leftShiftResult << endl;

    // 右移（>>）
    int rightShiftResult = a >> 1; // 二进制: 0010，十进制: 2
    cout << "右移结果: " << rightShiftResult << endl;

    return 0;
}    

2.6 类型转换

2.6.1 隐式类型转换

一般情况下，比int类型小的整型类型提升为较大的整型类型（小转大）

2.6.2 显式类型转换

概念不好说明，以例子展示

float x =3.14；

int a = （int）x；

结果是3