【C/C++教学专题之007】C/C++中的基本数据类型

　　数据类型的意义

　　程序 = 数据组织 + 数据处理。因此要写好计算机程序，学会使用数据类型是第一步。而所谓数据类型，就是根据数据本身性质的不同而分出的各种类别。不同的数据类型，在存储格式、运算规定、输入输出等方面都有不同的要求。

　　在C/C++中，任何数值必须具备一个确定的类型，且该类型不能被改变。

　　在这里首先只讨论最基本的类型，这些类型是语言当中自带的，用以满足最简单的程序设计要求。

　　整数类型：int（可用short，long，signed和unsigned修饰）

　　实数类型：float/double

　　字符类型：char

　　布尔类型：bool（仅限C++）

　　以整数和实数类型的对比为例：在生活中我们使用整数和小数其实并没有明显的区别，但在计算机中整数和小数的存储格式是完全不同的，而本质上的不同也带来了使用上的区别。这样的严格区分虽然对初学者来说显得不那么方便和自然，但对于提高程序的运行效率有很大的意义。

　　总之，C/C++都是强类型的语言，要求变量的使用要严格符合定义，同时所有变量都必须先定义后使用。

　　数据类型的选择

　　在使用变量之前，首先需要给变量选择合适的类型，这种选择一定要首先考虑变量本身的性质，而不能生搬硬套。比如考虑班级的人数，就应该选择int类型，因为人数肯定是整数；而计算人的身高，就应该选择实数类型float或者double，这里如果选择int，那么所有的人都只能变成1米或者2米了。

　　当然我们看到，在上面的基本类型中，除了整数和实数的区分之外，还有更详细的区分，这里需要详细解释一下。

　　int类型：默认为有符号整数（即用补码形式保存），长度和计算机有关。一般认为早期16位的计算机系统当中int类型长度为2个字节，但现在早已变为4个字节。

　　short int类型：有符号整数，且长度确定为2个字节。

　　long int类型：有符号整数，且长度确定为4个字节。

　　总结一：在现在的计算机当中short int几乎已经没有意义（范围太小），而long int因为和int完全等价所以也没有了意义。所以只要了解这两个概念即可，一般编程中不会使用到。

　　signed int/short/long：有符号整数，因为int默认就是有符号的，所以signed可以省略。

　　unsigned int/short/long：无符号整数，所谓无符号整数就是所有的二进制码直接代表数值，而不考虑任何符号的问题。

　　以int类型为例，长度为4个字节。如果是无符号，其范围是0～2³²-1，而有符号的话，范围则是-2³¹～2³¹-1。

　　注：这里关于补码和范围的讨论，不清楚的可以参考之前的专题。

　　总结二：无符号数一定都是正数。如果有某种数据一定是正的整数，就可以选用该类型。这里要注意无符号数和有符号数范围的对比。

　　float类型：用4个字节存放的实数，其有效数字约为7位，范围在10^-38～10³⁸之间

　　double类型：用8个字节存放的实数，其有效数字约为16位，范围在10^-308～10³⁰⁸之间

　　这两种类型都可以用来表示实数，许多场合下可以相互替代。其区别主要在于：

　　1、double的精度更高：如果需要精密的实数计算或者更大的范围，建议选择double类型，实际上C/C++中直接写实数的时候，默认就是double类型。

　　2、double占据空间更大，运算速度更慢：这是和第1点吻合的，如果对精度要求不高，可以改用float类型提高运算速度。

　　注意：float和double类型无法精确表示数据的所有位，换句话说在编程序的过程中实数往往都是不精确的，是有误差的。

　　对实数的运算，需要照顾到上述的特点，在今后的示例当中我们也会多次提到这个问题。

　　char类型：字符是一类非常常见的数据，当然我们这里主要讨论的是英文字符的处理。对于字符类数据，在计算机当中存放的其实是字符的ASCII码值，也就是说字符类型本质上也是整数！

　　ASCII码是美国人提出的一种编码方案，将常用的英文符号用数字进行了编码，如字母A的ASCII值为65，而字母a的ASCII值为97。存放这样的整数，只需要1个字节就够了，因此char类型的长度只有1个字节，而且也可以用signed和unsigned进行修饰。

　　注意：虽然char类型的本质上是整数，但这种类型在输入和输出的时候其表象还是字符的形式，因此要注意区分和理解。既要理解char和int类型的共同点，又不能完全将它们混为一谈。

　　bool类型：布尔代数是一门很有意思的数学学科，在大学当中有很多课程需要用到相关的知识。C++中的bool类型就专门用来存放逻辑类型的变量，这种变量的特点就是其取值只能从“真”和“假”两个值当中选取。我们会在后面讲解逻辑值和逻辑运算的时候再专门进行讨论。

　　总结和注意点

　　1、虽然基本类型也有很多不同的用法，但真正常用的只有int、double和char。在确定变量类型之前，一定要考虑清楚变量本身的特点和范围，再做决定。有的同学因为看到int的例子比较多，就习惯性地把所有变量都定义为int类型，这样是完全不合理的。

　　2、不同的类型其运算规定和输入输出的要求也不一样，这种基本的规定是需要熟练掌握的。