[C++]C++Primer Chapter 2

变量和基本类型

2.1 基本内置类型

C++定义了一套包括算术类型（arithmetic type）和空类型（void）在内的基本数据类型。其中算术类型包含了字符、整型数、布尔值和浮点数。空类型不对应具体的值，仅用于一些特殊的场合。

2.1.1 算术类型

包括整型（integral type，包括字符和布尔类型在内）和浮点型。

2.1.3 字面值常量

一个形如42的值被称作字面值常量（literal），这样的值一望而知。每个字面值常量都对应一种数据类型，字面值常量的形式和值决定了它的数据类型。

1.整型和浮点型字面值

• 整型字面值具体的数据类型由它的值和符号决定。
• 默认的，浮点型字面值是一个double。

2.字符和字符串字面值

• 由单引号括起来的一个字符称为char型字面值，双引号括起来的零个或多个字符则构成字符串型字面值。
• 字符串字面值的类型实际上是由常量字符构成的数组（array）
• 编译器在每个字符串的结尾处添加一个空字符（′\0′），因此，字符串字面值的实际长度要比它的内容多1。

3.布尔字面值和指针字面值

• true和false是布尔类型的字面值
• nullptr是指针字面值

2.2 变量

变量提供一个具名的、可供程序操作的存储空间。

2.2.1 变量定义

1.列表初始化

• 当用于内置类型的变量时，这种初始化形式有一个重要特点：如果我们使用列表初始化且初始值存在丢失信息的风险，则编译器将报错

2.默认初始化

• 默认值到底是什么由变量类型决定，同时定义变量的位置也会对此有影响。
• 如果是内置类型的变量未被显式初始化，它的值由定义的位置决定。
• 定义于任何函数体之外的变量被初始化为0。
• 定义在函数体内部的内置类型变量将不被初始化（uninitialized）。

2.2.2 变量声明和定义的关系

声明（declaration）使得名字为程序所知，一个文件如果想使用别处定义的名字则必须包含对那个名字的声明。而定义（definition）负责创建与名字关联的实体。

• 如果想声明一个变量而非定义它，就在变量名前添加关键字extern，而且不要显式地初始化变量
• 如果要在多个文件中使用同一个变量，就必须将声明和定义分离。此时，变量的定义必须出现在且只能出现在一个文件中，而其他用到该变量的文件必须对其进行声明，却绝对不能重复定义。

静态类型

C++是一种静态类型（statically typed）语言，其含义是在编译阶段检查类型。其中，检查类型的过程称为类型检查（type checking）。在C++语言中，编译器负责检查数据类型是否支持要执行的运算，如果试图执行类型不支持的运算，编译器将报错并且不会生成可执行文件。程序越复杂，静态类型检查越有助于发现问题。

2.2.3 标识符

2.2.4 名字的作用域

2.3 复合类型

复合类型（compound type）是指基于其他类型定义的类型。

2.3.1 引用

引用即别名

引用并非对象，相反的，它只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字。

2.3.2 指针

指针引用对比

• 指针本身就是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，而且在指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象。
• 指针无须在定义时赋初值。和其他内置类型一样，在块作用域内定义的指针如果没有被初始化，也将拥有一个不确定的值。

void*指针

• void＊是一种特殊的指针类型，可用于存放任意对象的地址。
• 利用void＊指针能做的事儿比较有限：拿它和别的指针比较、作为函数的输入或输出，或者赋给另外一个void＊指针。不能直接操作void＊指针所指的对象，因为我们并不知道这个对象到底是什么类型，也就无法确定能在这个对象上做哪些操作。

int i = 42;
int pi = &i;
int *&r = pi;
CPP

从右向左阅读r的定义。离变量名最近的符号（此例中是&r的符号&）对变量的类型有最直接的影响，因此r是一个引用。声明符的其余部分用以确定r引用的类型是什么，此例中的符号＊说明r引用的是一个指针。最后，声明的基本数据类型部分指出r引用的是一个int指针。

2.4 const限定符

因为const对象一旦创建后其值就不能再改变，所以const对象必须初始化。

默认状态下，const对象仅在文件内有效

const int buffSize = 512;
CPP

编译器将在编译过程中把用到该变量的地方都替换成对应的值。也就是说，编译器会找到代码中所有用到bufSize的地方，然后用512替换。

为了执行上述替换，编译器必须知道变量的初始值。如果程序包含多个文件，则每个用了const对象的文件都必须得能访问到它的初始值才行。要做到这一点，就必须在每一个用到变量的文件中都有对它的定义（参见2.2.2节，第41页）。为了支持这一用法，同时避免对同一变量的重复定义，默认情况下，const对象被设定为仅在文件内有效。当多个文件中出现了同名的const变量时，其实等同于在不同文件中分别定义了独立的变量。

某些时候有这样一种const变量，它的初始值不是一个常量表达式，但又确实有必要在文件间共享。这种情况下，我们不希望编译器为每个文件分别生成独立的变量。相反，我们想让这类const对象像其他（非常量）对象一样工作，也就是说，只在一个文件中定义const，而在其他多个文件中声明并使用它。解决的办法是，对于const变量不管是声明还是定义都添加extern关键字，这样只需定义一次就可以了

// file1.cc
extern const int buffSize = fcn();
// file1.h
extern const int buffSize;
CPP

如上述程序所示，file_1.cc定义并初始化了bufSize。因为这条语句包含了初始值，所以它（显然）是一次定义。然而，因为bufSize是一个常量，必须用extern加以限定使其被其他文件使用。file_1.h头文件中的声明也由extern做了限定，其作用是指明bufSize并非本文件所独有，它的定义将在别处出现。

2.4.1 const的引用

对常量的引用，简称为常量引用，对常量的引用必须添加const限定符。

初始化和对const的引用

在初始化常量引用时允许用任意表达式作为初始值，只要该表达式的结果能转换成（参见2.1.2节，第32页）引用的类型即可。尤其是，允许为一个常量引用绑定非常量的对象、字面值，甚至是个一般表达式

2.4.2 指针和const

// 指向常量的指针
const int i = 42;
const int *p = &i;

// 常量指针
int *const q = &i;
CPP

2.4.3 顶层const

顶层const（top-level const）表示指针本身是个常量

底层const（low-level const）表示指针所指的对象是一个常量。

2.4.4 constexpr和常量表达式

常量表达式（const expression）是指值不会改变并且在编译过程就能得到计算结果的表达式。

显然，字面值属于常量表达式，用常量表达式初始化的const对象也是常量表达式。

constexpr变量

C++11新标准规定，允许将变量声明为constexpr类型以便由编译器来验证变量的值是否是一个常量表达式。声明为constexpr的变量一定是一个常量，而且必须用常量表达式初始化

字面值类型

常量表达式的值需要在编译时就得到计算，因此对声明constexpr时用到的类型必须有所限制。因为这些类型一般比较简单，值也显而易见、容易得到，就把它们称为“字面值类型”（literal type）。

算术类型、引用和指针都属于字面值类型。自定义类Sales_item、IO库、string类型则不属于字面值类型，也就不能被定义成constexpr。

尽管指针和引用都能定义成constexpr，但它们的初始值却受到严格限制。一个constexpr指针的初始值必须是nullptr或者0，或者是存储于某个固定地址中的对象。

函数体内定义的变量一般来说并非存放在固定地址中，因此constexpr指针不能指向这样的变量。相反的，定义于所有函数体之外的对象其地址固定不变，能用来初始化constexpr指针。

指针和constexpr

必须明确一点，在constexpr声明中如果定义了一个指针，限定符constexpr仅对指针有效，与指针所指的对象无关

const int *p = nullptr;
constexpr int *q = nullptr;
CPP

p是底层const，q是顶层const

2.5 处理类型

2.5.1 类型别名

typedef和using

不要把原始类型替换进去，这种理解是错误的。

2.5.2 auto类型说明符

1.使用引用其实是使用引用的对象，特别是当引用被用作初始值时，真正参与初始化的其实是引用对象的值。此时编译器以引用对象的类型作为auto的类型

2.auto一般会忽略掉顶层const，同时底层const则会保留下来，比如当初始值是一个指向常量的指针时。如果希望推导出顶层const，需要显示声明。

2.5.3 decltype类型指示符

它的作用是选择并返回操作数的数据类型。在此过程中，编译器分析表达式并得到它的类型，却不实际计算表达式的值。

decltype处理顶层const和引用的方式与auto有些许不同。如果decltype使用的表达式是一个变量，则decltype返回该变量的类型（包括顶层const和引用在内）。

decltype（（variable））（注意是双层括号）的结果永远是引用，而decltype（variable）结果只有当variable本身就是一个引用时才是引用。