2.1　變量與常量

數據類型是指對數據的解釋，它規范了不同數據在計算機內存儲空間的大小與存儲的具體形式。

2.1.1　標識符與關鍵字

現實世界中每個事物都有自己的名字，從而與其他事物區分開。例如，現實生活中每種交通工具都有一個名稱來標識，如圖2.1所示。

在程序設計語言中，同樣也需要對程序中的各個元素命名加以區分，這種用來標識常量、變量、自定義類型、函數和標號等元素的記號稱為標識符。

C++語言規定，標識符是由字母、數字和下畫線組成的，并且只能以字母或下畫線開頭的字符集合。在使用標識符時應注意以下幾點：

• 標識符中的大小寫字母是有區別的。
• 命名時應遵循見名知義的原則。
• 系統已用的關鍵字不得用作標識符。

關鍵字是系統已經定義過的標識符，它在程序中已有了特定的含義，如int、char等。C++中的關鍵字都是小寫字母，表2.1列出了C++中的所有關鍵字。

圖2.1　現實生活中的標識符

表2.1　C++中的關鍵字

2.1.2　變量與賦值

日常生活中，例如，大家在淘寶購物的時候，都會有一個購物車，用來進行存儲用戶想購買的物品，等到所有的物品都挑選完成后，選擇結算即可，如圖2.2所示。

圖2.2　淘寶購物流程

進行結算時，要對多個數據進行求和，需先把這些數據先存儲起來，再對這些數據進行累加。在C++中，若要存儲數據，需要用到變量。變量可以理解為淘寶購物車中存儲的物品，如蘋果、水等。變量的賦值是通過等號來表示的，進行結算時是每個變量進行相加的過程。示例代碼如下：

上述示例中，apple、water、sum都是變量，其中，apple和water變量就好比購物車中存儲的物品，它們分別存儲的數據是20和7。sum變量存儲的數據是apple和water這兩個物品的數據累計之和。

2.1.3　變量的類型

變量用來存儲數據，那么大家來思考一下：如何選擇合適的容器來存放數據才不至于浪費空間，可以保存什么樣的數據呢？在介紹數據類型之前，先來看一個生活中的例子。比如，某公司要快遞一本書，文件袋和紙箱都可以裝載，但是，如果使用紙箱裝一本書，顯然有點大材小用，浪費紙箱的空間，如圖2.3所示。

同樣，大家如果在使用變量進行存儲數據時，為了更充分地利用內存空間，可以為變量指定不同的數據類型。C++數據類型如圖2.4所示。

圖2.3　紙箱與文件袋快遞一本書

圖2.4　C++數據類型

在圖2.4中，可看到C++提供的基本數據類型有整型、實型、字符型和空型；復合類型有指針型、引用型；構造類型有數組、枚舉、結構體、聯合體、類。這些類型中不同于C語言的主要是引用型與類，這兩種類型將在后面的章節中詳細講解，整個面向對象程序設計的學習都是圍繞類展開的。

有關基本數據類型的說明如表2.2所示，其中數據長度在不同的操作系統下編譯器對應的值有可能不相同，需要參考相應的手冊。

表2.2　C++基本數據類型

說明：

（1）無符號（unsigned）和有符號（signed）的區別在于數值最高位的含義。對于signed類型來說，最高位是符號位，其余各位表示數值大小，而unsigned類型的各個位都用來表示數值大小，因此相同基本數據類型的signed和unsigned的數值范圍是不同的。

（2）許多C++版本還有布爾型（bool），即值為true或false。事實上，在計算機編譯系統中將true表示成整數1，false表示成整數0，因此也可以把布爾型看成是一個整型。

2.1.4　常量

在程序執行過程中，其值不能改變的量稱為常量。普通常量的類型是根據數據的書寫形式來決定的。如100是整型常量，0.5是實型常量，'q'是字符型常量，＂qianfeng＂是字符串常量。

1. 整型常量

在C++中，使用的整型常量可以用八進制、十進制和十六進制3種方式表示，具體如下所示：

• 十進制整型常量是最常用的一種表示形式，如321、－123。
• 八進制整型常量以0開頭作為前綴，其數碼取值為0~7，如025、－066。
• 十六進制整型常量以0x或0X開頭作為前綴，其數碼取值為0~9、A~F或a~f，如0xffff、－0X15。

整型常量在表示時，除了用前綴表示進制外，有時還需要用到后綴表示long、unsigned修飾符。當表示長整型常數時，需要在該數的后面加上L或l，如2345L；當表示無符號整型常數時，需要在該數的后面加上U或u，如4567U。

2. 實型常量

實型常量又稱浮點型常量，它由整數部分和小數部分組成，其表示形式有以下兩種形式：

• 小數表示形式，它由數字和小數點組成，不可省略小數點，但可以省略整數部分或小數部分數字，如1.、.21。
• 指數表示形式，它由小數表示法后加e（或E）和指數組成，指數部分可正可負，但必須是整數，并且e前邊必須有數字，如1.23e-5、.23e6。

實型常量分單精度、雙精度和長雙精度3類，它們用后綴加以區分，不加后綴的為雙精度浮點型常量，如2.12；加后綴F或f的為單精度浮點型常量，如2.12f；加后綴L或l的為長雙精度浮點型常量，如0.56e7L。

3. 字符型常量

用一對單引號括起來表示的形式就是字符型常量。在內存中，字符數據以ASCII碼的形式存儲，在一定范圍內可以與整數相互賦值，但含義有所不同。ASCII碼是一種給字符編碼的國際標準，它以整數表示字符，比如十進制數65，表示字符'A'。此處注意數字與字符的區別，如4與'4'是不同的，4是整數，'4'是字符，對應的ASCII碼值為52。

在C++中，有些特殊字符用轉義字符表示，轉義字符以反斜杠“\”開頭，后跟若干個字符。轉義字符具有特定的含義，不同于字符原有的意義，故稱轉義字符，表2.3列出了常用的特殊字符。

表2.3　常用的轉義字符及含義

在表2.3中，'\ddd'和'\xhh'都是用ASCII碼表示一個字符，如'\101'和'\x41'都是表示字符'A'。轉義字符在輸出中有許多應用，如想讓計算機的喇叭發出響聲，可以使用下面的語句。

     cout <<  '\a';

如果需要在屏幕上輸出以下內容：

     小千對小鋒說:＂遇到IT技術難題,就上扣丁學堂＂。

不能使用以下方法：

     cout <<＂小千對小鋒說:＂遇到IT技術難題,就上扣丁學堂＂。＂<<endl;

因為雙引號在C++中是有特殊作用的，上述寫法會使編譯器產生錯誤，正確的語句如下所示：

     cout <<＂小千對小鋒說:\＂遇到IT技術難題,就上扣丁學堂\＂。＂<<endl;

4. 字符串常量

字符串常量是由一對雙引號括起來的字符序列。被括起來的字符序列可以是一個字符，也可以是多個字符，還可以沒有字符。如＂q＂、＂qian＂、＂＂。字符串常量都有一個結束符，用來標識字符串的結束，該結束符是'\0'，即ASCII碼值為0的空字符。

對于初學者，經常混淆字符與字符串的概念，它們是不同的量，兩者區別如下：

• 字符用單引號括起來，字符串用雙引號括起來；
• 字符與字符串占用的內存空間不同，字符只占用一個字節的空間，而字符串占用的內存字節數等于雙引號中的字符個數加1，如字符'q'和字符串＂q＂在內存中的情況是不同的，字符'q'在內存中占一個字節，而字符串＂q＂在內存中占兩個字節，如圖2.5所示。

圖2.5　字符'q'與字符串＂q＂在內存中的表示

5. 符號常量

有一種特殊的常量是用標識符來表示的，稱為符號常量。符號常量主要用于幫助記憶和提高程序的可讀性與維護性。例如，程序中經常會用到圓周率，假設為3.14，如果程序想提高圓周率的精度到3.141 592 65，那么它在程序中出現的所有地方都需要做修改，大大降低了程序的維護性。這時如果用PI表示圓周率，每次使用時都寫PI，那么在需要修改PI的精度時，只需要修改PI的初值就可以了。在C++中，為了保持與C語言的兼容，允許程序用編譯預處理指令#define來定義一個符號常量，上面的圓周率可以通過如下定義：

     #define PI 3.14159265

這條指令的格式是#define后跟一個標識符和一串字符，中間用空格隔開。由于它不是C++語句，因此此行沒有分號。在程序編譯時，編譯器首先將程序中的PI用3.14159265來替換，然后再進行代碼編譯。標識符后面的內容實際上是一個字符串，編譯器本身不會對其進行任何語法檢查，僅僅是在程序中將標識符簡單替換為字符串，因此，有時會帶來意想不到的錯誤。

6. const常量

在定義變量時，可以使用const關鍵字來修飾，這樣的變量是只讀的，即在程序中不能對其修改，只能讀取。由于不可修改，因而它是一個符號常量，且在定義時必須進行初始化。需要說明的是，通常將符號常量中的標識符寫成大寫字母易于與其他標識符區分。用const關鍵字定義符號常量的格式如下：

     const數據類型 常量名＝初值表達式;

上面的圓周率可以通過如下定義：

     const double PI＝3.14159265;

const還可以放在數據類型名后，具體示例如下：

     double const PI＝3.14159265;

注意下面的語句是錯誤的：

接下來演示通過const關鍵字定義符號常量，如例2-1所示。

例2-1

運行結果如圖2.6所示。

圖2.6　例2-1運行結果

在例2-1中，第3行通過const關鍵字定義一個符號常量PI表示圓周率。第7行中使用圓周率就可以用PI來代替。