C++基本数据类型
谈及计算机中的数据,我们会想到文本、图片、视频、语音、3D 模型等各种形式。尽管这些数据的组织形式各异,但它们都由各种基本数据类型构成。
基本数据类型是 CPU 可以直接进行运算的类型,在算法中直接被使用,主要包括以下几种类型。
- 整数类型 byte、short、int、long 。
- 浮点数类型 float、double ,用于表示小数。
- 字符类型 char ,用于表示各种语言的字母、标点符号、甚至表情符号等。
- 布尔类型 bool ,用于表示“是”与“否”判断。
基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 1 比特。在绝大多数现代系统中,1 字节(byte)由 8 比特(bits)组成。
基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。
- 整数类型 byte 占用 1 byte = 8 bits ,可以表示 2^8 个数字。
- 整数类型 int 占用 4 bytes = 32 bits ,可以表示 2^32 个数字。
表 3-1 列举了各种基本数据类型的占用空间、取值范围和默认值。此表格无须硬背,大致理解即可,需要时可以通过查表来回忆。
表 3-1 基本数据类型的占用空间和取值范围
类型 | 符号 | 占用空间 | 最小值 | 最大值 | 默认值 |
---|---|---|---|---|---|
整数 | byte | 1 byte | |||
short | 2 bytes | ||||
int | 4 bytes | ||||
long | 8 bytes | ||||
浮点数 | float | 4 bytes | |||
double | 8 bytes | ||||
字符 | char | 2 bytes / 1 byte | |||
布尔 | bool | 1 byte |
对于表 3-1 ,需要注意以下几点。
- C 和 C++ 未明确规定基本数据类型大小,而因实现和平台各异。表 3-1 遵循 LP64 数据模型,其用于包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。
- 字符 char 的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节,在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法,详见“字符编码”章节。
- 即使表示布尔量仅需 1 位(0 或 1),它在内存中通常被存储为 1 字节。这是因为现代计算机 CPU 通常将 1 字节作为最小寻址内存单元。
那么,基本数据类型与数据结构之间有什么联系呢?我们知道,数据结构是在计算机中组织与存储数据的方式。它的主语是“结构”而非“数据”。
如果想要表示“一排数字”,我们自然会想到使用数组。这是因为数组的线性结构可以表示数字的相邻关系和顺序关系,但至于存储的内容是整数 int、小数 float 或是字符 char ,则与“数据结构”无关。
换句话说,基本数据类型提供了数据的“内容类型”,而数据结构提供了数据的“组织方式”。例如以下代码,我们用相同的数据结构(数组)来存储与表示不同的基本数据类型,包括 int、float、char、bool 等。
// 使用多种基本数据类型来初始化数组
int numbers[5];
float decimals[5];
char characters[5];
bool bools[5];