前言：

?類型一直是C++中最重要的部分，相比于其他高級語言，C++的類型會復雜許多，往往一個類型匹配錯誤就會導致程序報錯，本篇主要講解一些常用類型的概念以及細節(jié)，如果對于C++有一定基礎的，可以跳轉到思考部分，從中了解自己的掌握程度；

一、初始化與賦值

定義：初始化與賦值語句是程序中最基本的語句，功能是將某個值與一個對象關聯(lián)起來；

• 值：字面量、對象（變量或常量）所表示的值等
• 標識符（對象）：變量、常量、引用
  

初始化的基本操作：

• 1、在內(nèi)存中開辟空間、保存相應的數(shù)值；
• 2、在編譯器中構造符號表、將標識符與相關內(nèi)存空間關聯(lián)起來；

二、 類型概述

下面通過幾點概要說明：

1、類型是編譯期概念，可執(zhí)行程序中不存在類型的概念；

2、C++是強類型語言；

強類型語言定義： 一旦一個變量被定義類型，如果不經(jīng)過強制轉換，那么它永遠就是該數(shù)據(jù)類型；

弱類型語言定義： 某一變量被定義類型，該變量可根據(jù)環(huán)境變化自動進行轉換，不需要強轉；

3、引入類型是為了更好描述程序，防止誤用；

4、類型描述的信息：

存儲所需要的大小： （sizeof，標準沒有嚴格限制，根據(jù)硬件不同字節(jié)數(shù)也不同）
取值空間： （可用std::numeric_limits來判斷，超過范圍可能產(chǎn)生溢出）

#include<iostream>
#include<limits>

int main() {
    int x = 10;

    std::cout << std::numeric_limits<int>::min() << std::endl;    //-2147483648
    std::cout << std::numeric_limits<int>::max() << std::endl;    //2147483647

    std::cout << std::numeric_limits<unsigned int>::min() << std::endl;  //0
    std::cout << std::numeric_limits<unsigned int>::max() << std::endl;  //4294967295
}

由上面程序運行結果可知，無符號int類型占4個字節(jié)，也就是32個比特位，所以最大范圍為232，在不同的硬件下可能不同；

• 對齊信息（一般存放在內(nèi)存中按類型的對齊信息的整數(shù)倍存儲，比如int的對齊信息為4個字節(jié)，那存儲的空間首地址為4的倍數(shù)，在結構體中，因為存在對齊信息，char也會按4個字節(jié)保存）
• 類型可執(zhí)行的操作
  

三、類型分類

類型可以劃分為基本類型和復雜類型；

基本（內(nèi)建）類型：C++語言中支持的類型，包含以下幾種：

1、數(shù)值類型

字符類型：char、wchar_t、char16_t、char32_t，通常為1個字節(jié)，表示256個值，也就是ASCII編碼的字符；
整數(shù)類型：帶符號整數(shù)類型（short、int、long、long long），無符號整數(shù)類型（unsigned+帶符號整數(shù)類型）
浮點類型：float、double、long double


注意：在C++11中引入了固定尺寸的整數(shù)類型，如int32_t等，之前在針對開發(fā)板的程序中有見過該類型，主要是便于硬件的可移植性：

2、void類型

復雜類型：由基本類型組合、變種所產(chǎn)生的類型，可能是標準庫引入，或自定義類型；

四、字面值及其類型

字面值：在程序中直接表示為一個具體數(shù)值或字符串的值；

每個字面值都有其類型，例子如下：

• 整數(shù)字面值（int）：20（十進制）、024（八進制）、0x14（十六進制）
• 浮點數(shù)（double）：1.3、1e8
• 字符字面值（char）： ‘c'、'\n'
• 字符串字面值（char[4]）： “cpp”，注意這里字符串后會默認加/0，所以是四個字符長度
• 布爾字面值（bool）： True、False
  

像如果想要定義float類型的數(shù)，可以加入后綴如1.3f；

C++提供了用戶創(chuàng)建自定義后綴的函數(shù)：

#include<iostream>

// 后綴可自行定義，我這里用_bang
int operator "" _bang(long double x)
{
    return (int)x * 2;
}

int main() {
    int x = 7.14_bang;
    std::cout << x << std::endl;
}

上面代碼將7.14的浮點類型轉換成整型并增大一倍，可自行定義后綴試一下；

五、變量及其類型

變量：對應一段存儲空間，可以改變其中內(nèi)容；

聲明與定義的區(qū)別：不能重定義已經(jīng)初始化的變量，需要加入extern用來聲明；

初始化：全局變量會默認初始化為0，局部變量會缺省初始化（隨機數(shù)值）；

六、復合類型

1、指針：一種間接類型；

如上圖為一個指針p指向一段內(nèi)存，p保存的為val的地址，我們通過打印尺寸可知，指針p為8個字節(jié)；

特點：

• 可以"指向"不同的對象；
• 具有相同的尺寸；
• 指針與bool的隱式轉換：非空指針可以轉換為true、空指針可以轉換為false；
  

注意:兩個符號：*（解引用符）、&（取地址符）；

解引用符在不同環(huán)境下含義不同，看如下代碼：

int x = 10;
int* p = &x;  // 表示p為一個int指針類型
*p;       // 表示解引用，獲取指針指向地址的值

關于nullptr：

• 一個特殊的對象（類型為nullptr_t），表示空指針；
• 類似于C中的NULL，但更加安全；
  

void 指針*：沒有記錄對象的尺寸，可以表示任意類型指針，一般作為形參或返回值；

指針對比對象：指針復制成本低，引用成本高；

總結：指針在程序中的作用，最重要的就是作為參數(shù)傳入，由于數(shù)據(jù)類型可能很大，傳入指針大小固定為8個字節(jié)，并且指針值為地址可復制，復制成本低，并且可在函數(shù)中改變變量的值；

2、引用

取地址符&也有兩個含義：

int x = 10;
&x;      // 取地址符
int& ret = x;    // 定義ret為一個引用類型

特點：

• 是對象的別名，不能綁定字面值（指針也不能指向字面值）；
• 構造時綁定對象，在其生命周期內(nèi)不能綁定其他對象（賦值操作會改變對象內(nèi)容）；
• 不存在空引用，但可能存在非法引用，總體比指針安全；
• 屬于編譯期概念，在底層還是通過指針實現(xiàn)；
  

七、常量類型

• 使用關鍵字const聲明常量對象；
• 是編譯期概念，由編譯器保證，作用為防止非法操作、優(yōu)化程序邏輯；
  

常量指針（頂層常量）：

int* const p = &x;

常量指針表示指針為常量，指針不能更改指向；

底層常量：

const int* p = &x;

底層常量表示指針指向的地址的內(nèi)容不能發(fā)生改變，指針指向可改變；

常量引用：

用const int&定義一個常量引用；
主要用于函數(shù)形參（對于較復雜的數(shù)據(jù)類型）；
可以綁定字面值；

常量表達式：

constexpr int x = 1;  // x的類型仍為const int

聲明的是編譯期的常量，編譯器可以對其進行優(yōu)化；

八、類型別名

類型別名：引入特殊的含義或便于使用，例如size_t；

引入類型別名的兩種方式：

1、typedef int Mytype；

2、using Mytype = int；（C++11后）

第二種方式更好；

• 應將指針類型別名視為一個整體，引入常量const表示指針為常量的類型；
• 不能通過類型別名構造引用的引用；

九、類型自動推導

定義：通過初始化表達式定義對象類型，編譯器會自動推導得到；（C++11開始）

推導得到的類型還是強類型，并不是弱類型；

自動推導的幾種形式：

1、auto：最常用的形式，會產(chǎn)生類型退化（由于左值右值的類型區(qū)別）；

2、const auto、constexpr auto：推導出的是常量、常量表達式類型；

3、auto&：推導出引用類型，避免類型退化；

4、decltype(exp) ：返回exp表達式的類型（左值加引用）；

5、decltype(val) ：返回val的類型；

6、decltype(auto) ：簡化decltype的使用，C++14開始支持；

補充：類型退化表示一個變量作為左值和右值時類型不同，例如數(shù)組作為右值為指針；

十、域與對象聲明周期

域（scope）：表示程序中的一部分，其中的名稱有唯一含義，有全局域、塊域等；

域可以嵌套，嵌套域中定義的名稱可以隱藏外部域中定義的名稱；
對象的生命周期起始于被初始的時刻，終止于被銷毀的時刻；
全局對象的生命周期是整個程序運行期間，局部對象終止在所在域執(zhí)行完成；
思考

1、思考下下面關于指針的兩行代碼的含義

int x = 1;
int* p = &x;
int y = 0;
*p = y;    // 第一行
p = &y;    // 第二行

這兩行表明了指針的一個特定，可改變性，每一行的含義如下：

第一行：將指針p指向的內(nèi)存地址的值改變?yōu)閥；

第二行：不改變x的值，而是將指針p的指向改成y；

2、經(jīng)過指針的思考后，我們看看關于引用的思考

int x = 1;
int& f = x;
int y = 0;
f = y;    // 思考一下這一行的作用，是改變了引用f的綁定嗎？

上面這行代碼并不改變f的綁定，而是改變了f的值，同時引用對象x的值也發(fā)生改變；

3、經(jīng)過了指針和引用的思考

下面思考下兩者在底層有什么關聯(lián)：

int x;
int* p = &x; *p = 1;
int& f = x; f = 1;

分析下上面兩行代碼，他們底層實現(xiàn)會相同嗎？

這是兩者的匯編代碼實現(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)是完全相同的，引用底層也是通過指針實現(xiàn)的；

4、思考以下代碼中&x是什么數(shù)據(jù)類型？

int x = 1;
const int* p = &x;

如果我們只考慮&x的話，這是一個int*的類型，但由于第二行代碼執(zhí)行拷貝構造，隱式地將&x轉換為左值所需要的 const int *類型；

5、思考下面函數(shù)傳參的區(qū)別？

void fun(int x){}
void fun(const int& x){}

從本質上來說，上面兩種傳參實現(xiàn)的作用是一致的，第一個進行拷貝構造傳遞，所以在函數(shù)內(nèi)部無法改變外部x變量的值，而下面的傳參傳入引用可以在函數(shù)內(nèi)部改變外部x的值，加入const強制成變量；第二種其實是畫蛇添足地做法，但常量引用對于復雜的數(shù)據(jù)類型來說，是能夠節(jié)省很多空間的，比如自定義的結構體；

6、下面常量表示底層常量還是頂層常量？

using mytype = int*;
int x = 1;
const mytype p = &x;

這里我們?nèi)菀渍`導，還會認為這是一個底層常量，但由于別名的定義，這里其實是一個頂層常量，我們可以將mytype看作一個整體，那么指針的指向不可發(fā)生改變；

7、下面auto&自動推導出的y是什么類型？

const int x = 1;
auto& y = x;

相信大部分人會認為x會類型退化，從而y為int&類型，實際上這里類型不會退化，所以y為const int&類型；

8、下面來看看decltype自動推導的類型是什么？

int x = 1;
decltype(x);  // 1 
decltype((x));  // 2

decltype在傳入?yún)?shù)為左值時加入引用，那么第一行為一個變量，所以為int類型，第二行為表達式，所以加入引用為int&類型；

總結：

本篇講解的類型知識點很雜，并且涵蓋很多小的知識點，很多細節(jié)部分在實際工程中不一定會接觸到，當然在工程中也會遇到很多自己不理解的類型轉換，需要多通過debug模式來查看類型；

本篇知識點較多，可以選擇自己想了解的部分進行查看，后續(xù)會繼續(xù)推出更深層次的內(nèi)容；