C++ 变量一

1.数据类型

数据类型是编程语言中对数据的一种分类，用于定义数据的 取值范围 和 操作方式。它决定了数据在内存中的存储方式、占用空间大小，以及可以对该数据执行的运算（如算术运算、逻辑运算等）。

1.基本数据类型

由语言本身定义的内置类型，直接对应底层硬件的存储单元。

1.基本数据类型 int 默认有符号

• signed char 1 字节 -128 至 127 小整数、字符编码（ASCII）
• short 2 字节 -32,768 至 32,767 节省空间的整数
• int 4 字节 -2,147,483,648 至 2,147,483,647 常规整数计算
• long 4 字节（32 位系统）/ 8 字节（64 位系统） -2¹⁵ 至 2¹⁵-1（32 位）或更大范围 跨平台需注意差异
• long long 8 字节 ，long long 是 有符号整数类型

2.基本数据类型 char

字符类型用于表示单个字符或小整数，本质是整数的特殊解释。

• char 1 字节 取决于编译器（有符号或无符号） ASCII（0-127）、扩展 ASCII（0-255）
• signed char 1 字节 -128 至 127 显式有符号字符
• unsigned char 1 字节 0 至 255

3.基本数据类型 浮点类型

• float 4 字节 6-7 位 ±3.4×10³⁸ 图形渲染、精度要求不高的计算
• double 8 字节 15-16 位 ±1.8×10³⁰⁸ 科学计算、默认浮点类型
• long double 8/10/16 字节 18-19 位（取决于编译器） 更大范围

4.其他

1. 使用 sizeof 运算符
2. 为什么整数区分有符号数和无符号数，浮点数不区分。

整数区分的起源：
1.计算机早期为科学计算设计，补码系统解决了负数表示问题。
2.随着应用场景扩展（如索引、位操作），无符号数被引入以提高效率和安全性。

浮点数不区分的原因：
1.IEEE 754 通过符号位直接支持负数，且所有浮点应用都需要负数，无需额外类型。

2.类型转换

把一种数据类型转换为另一个数据类型，分为隐式类型转换（自动转换）和显式类型转换（强制转换）。

1.隐式类型转换（自动转换）

编译器自动完成的转换，通常发生在赋值、运算、函数调用时。

1. 数值类型转换规则

• char/short int 直接提升
• int double 整数→浮点数（精确）
• double int 截断小数部分（可能丢失数据）
• int unsigned int 二进制不变，解释方式改变

2. 类类型转换

1.构造函数转换：单参数构造函数可将其他类型转为该类。
2.类型转换运算符：允许类对象转为其他类型。
operator 目标类型()
返回值类型会强制整个表达式采用目标类型的运算规则。
3.继承中转换。
派生类指针→基类指针（向上转型，自动转换）
派生类引用→基类引用（合法）
派生类对象→基类对象（对象切片）

转换原理：基于继承关系的类型兼容
C++ 的继承模型中，派生类对象包含基类的所有成员（基类子对象）

2.显式类型转换（强制转换）

1、原因，编译器无法自动完成，需要显式指定

2、值类型的向下转型（将基类对象直接转换为派生类对象）是被禁止的，会编译报错。

3、C++ 支持两种强制类型转换语法：
1.C 风格：(目标类型)表达式
2.函数风格：目标类型(表达式)

3.C++ 风格显式类型转换

1.static_cast

编译时转换，不检查类型安全性。
1、隐式类型转换都使用，在继承层级内的指针/引用转换（不进行运行时检查）。

2.dynamic_cast

1.RTTI

RTTI（Run-Time Type Information，运行时类型信息）是 C++ 提供的一种机制，允许程序在运行时获取对象的类型信息。

1、虚函数表结构
1.类型信息指针：指向描述类类型的std::type_info对象。
2.虚函数地址数组：按声明顺序排列的虚函数地址。

2、std::type_info结构
1.类型标识：通过唯一的名称和哈希值区分不同类型。
2.继承关系查询：支持运行时判断类型间的继承关系。
3.安全类型转换：为 dynamic_cast 提供必要的元数据。

C++ 通过两种机制实现 RTTI：

1. dynamic_cast 运算符
   运行时转换，要求基类有虚函数，用于安全向下转型（基类→派生类），失败时返回nullptr或抛异常。
   功能：安全地将基类指针 / 引用转换为派生类指针 / 引用，在转换前进行运行时类型检查。
   必要条件：基类必须包含至少一个虚函数（即多态类型）。
   返回值：
   • 指针转换：若类型匹配，返回目标类型指针；否则返回 nullptr。
   • 引用转换：若类型匹配，返回目标类型引用；否则抛出 std::bad_cast 异常。
   • 对象转换：编译报错，无论是上转还是下转。dynamic_cast要求

使用场景：需要将基类指针 / 引用安全地转换为派生类指针 / 引用，且必须在运行时验证对象的实际类型时，使用 dynamic_cast。

多态的补充：当虚函数无法满足需求时（如访问派生类特有接口），提供类型安全保障。

设计警示：过度使用可能暗示继承结构设计不合理，优先考虑面向接口编程。

没有虚函数会编译报错。

2. typeid 运算符
   功能：返回表示对象类型的 std::type_info 对象，可用于比较类型或获取类型名称。

3.const_cast

用于修改类型的const或volatile属性的类型转换运算符。

1.语法形式
const_cast<类型>(表达式);

• 类型：目标类型，必须与源类型仅在const/volatile属性上不同。
• 表达式：要转换的值，可以是变量、指针或引用。

2.牢记安全规则

1. 不要修改真正的常量
   未定义行为（可能编译通过，但运行时可能崩溃或无效果）

3.推荐使用场景

• 重载const和非const成员函数。
• 与不支持const的旧代码或 C API 交互。

4.设计原则：const_cast 应作为最后的手段，而非常规工具。若频繁使用，可能暗示代码设计存在问题。

4.reinterpret_cast

即重新解释
1、reinterpret_cast通常为运算对象的位模式提供较低层次上的重新解释，绝不要用于普通类型转换。

4.显式类型转换 vs. 隐式类型转换

1. 隐式类型转换的风险：隐藏意外行为
   隐式类型转换由编译器自动执行，无需开发者显式声明，但可能导致语义模糊或运行时错误。

2. 显式类型转换的优势：强制意图明确化
   显式转换要求开发者主动声明转换行为，迫使思考转换的合理性，避免 “意外转换”。

5.C++ 风格显式类型转换 vs C 风格显式类型转换

C 风格显式转换的缺陷：万能钥匙式的危险
C 风格转换使用统一语法(type)expr，可实现四种不同类型的转换，但无法从语法上区分具体行为，导致：

• 转换意图模糊：无法快速判断转换是 “安全的向上转型” 还是 “危险的跨类型指针强转”。
• 绕过安全检查：C 风格转换可直接操作底层指针，跳过编译器对类型相关性的检查。

C++ 将转换分为四种独立运算符，每种对应明确场景，避免误用。