2.1　变量与常量

数据类型是指对数据的解释，它规范了不同数据在计算机内存储空间的大小与存储的具体形式。

2.1.1　标识符与关键字

现实世界中每个事物都有自己的名字，从而与其他事物区分开。例如，现实生活中每种交通工具都有一个名称来标识，如图2.1所示。

在程序设计语言中，同样也需要对程序中的各个元素命名加以区分，这种用来标识常量、变量、自定义类型、函数和标号等元素的记号称为标识符。

C++语言规定，标识符是由字母、数字和下画线组成的，并且只能以字母或下画线开头的字符集合。在使用标识符时应注意以下几点：

• 标识符中的大小写字母是有区别的。
• 命名时应遵循见名知义的原则。
• 系统已用的关键字不得用作标识符。

关键字是系统已经定义过的标识符，它在程序中已有了特定的含义，如int、char等。C++中的关键字都是小写字母，表2.1列出了C++中的所有关键字。

图2.1　现实生活中的标识符

表2.1　C++中的关键字

2.1.2　变量与赋值

日常生活中，例如，大家在淘宝购物的时候，都会有一个购物车，用来进行存储用户想购买的物品，等到所有的物品都挑选完成后，选择结算即可，如图2.2所示。

图2.2　淘宝购物流程

进行结算时，要对多个数据进行求和，需先把这些数据先存储起来，再对这些数据进行累加。在C++中，若要存储数据，需要用到变量。变量可以理解为淘宝购物车中存储的物品，如苹果、水等。变量的赋值是通过等号来表示的，进行结算时是每个变量进行相加的过程。示例代码如下：

上述示例中，apple、water、sum都是变量，其中，apple和water变量就好比购物车中存储的物品，它们分别存储的数据是20和7。sum变量存储的数据是apple和water这两个物品的数据累计之和。

2.1.3　变量的类型

变量用来存储数据，那么大家来思考一下：如何选择合适的容器来存放数据才不至于浪费空间，可以保存什么样的数据呢？在介绍数据类型之前，先来看一个生活中的例子。比如，某公司要快递一本书，文件袋和纸箱都可以装载，但是，如果使用纸箱装一本书，显然有点大材小用，浪费纸箱的空间，如图2.3所示。

同样，大家如果在使用变量进行存储数据时，为了更充分地利用内存空间，可以为变量指定不同的数据类型。C++数据类型如图2.4所示。

图2.3　纸箱与文件袋快递一本书

图2.4　C++数据类型

在图2.4中，可看到C++提供的基本数据类型有整型、实型、字符型和空型；复合类型有指针型、引用型；构造类型有数组、枚举、结构体、联合体、类。这些类型中不同于C语言的主要是引用型与类，这两种类型将在后面的章节中详细讲解，整个面向对象程序设计的学习都是围绕类展开的。

有关基本数据类型的说明如表2.2所示，其中数据长度在不同的操作系统下编译器对应的值有可能不相同，需要参考相应的手册。

表2.2　C++基本数据类型

说明：

（1）无符号（unsigned）和有符号（signed）的区别在于数值最高位的含义。对于signed类型来说，最高位是符号位，其余各位表示数值大小，而unsigned类型的各个位都用来表示数值大小，因此相同基本数据类型的signed和unsigned的数值范围是不同的。

（2）许多C++版本还有布尔型（bool），即值为true或false。事实上，在计算机编译系统中将true表示成整数1，false表示成整数0，因此也可以把布尔型看成是一个整型。

2.1.4　常量

在程序执行过程中，其值不能改变的量称为常量。普通常量的类型是根据数据的书写形式来决定的。如100是整型常量，0.5是实型常量，'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进制、十进制和十六进制3种方式表示，具体如下所示：

• 十进制整型常量是最常用的一种表示形式，如321、－123。
• 八进制整型常量以0开头作为前缀，其数码取值为0~7，如025、－066。
• 十六进制整型常量以0x或0X开头作为前缀，其数码取值为0~9、A~F或a~f，如0xffff、－0X15。

整型常量在表示时，除了用前缀表示进制外，有时还需要用到后缀表示long、unsigned修饰符。当表示长整型常数时，需要在该数的后面加上L或l，如2345L；当表示无符号整型常数时，需要在该数的后面加上U或u，如4567U。

2. 实型常量

实型常量又称浮点型常量，它由整数部分和小数部分组成，其表示形式有以下两种形式：

• 小数表示形式，它由数字和小数点组成，不可省略小数点，但可以省略整数部分或小数部分数字，如1.、.21。
• 指数表示形式，它由小数表示法后加e（或E）和指数组成，指数部分可正可负，但必须是整数，并且e前边必须有数字，如1.23e-5、.23e6。

实型常量分单精度、双精度和长双精度3类，它们用后缀加以区分，不加后缀的为双精度浮点型常量，如2.12；加后缀F或f的为单精度浮点型常量，如2.12f；加后缀L或l的为长双精度浮点型常量，如0.56e7L。

3. 字符型常量

用一对单引号括起来表示的形式就是字符型常量。在内存中，字符数据以ASCII码的形式存储，在一定范围内可以与整数相互赋值，但含义有所不同。ASCII码是一种给字符编码的国际标准，它以整数表示字符，比如十进制数65，表示字符'A'。此处注意数字与字符的区别，如4与'4'是不同的，4是整数，'4'是字符，对应的ASCII码值为52。

在C++中，有些特殊字符用转义字符表示，转义字符以反斜杠“\”开头，后跟若干个字符。转义字符具有特定的含义，不同于字符原有的意义，故称转义字符，表2.3列出了常用的特殊字符。

表2.3　常用的转义字符及含义

在表2.3中，'\ddd'和'\xhh'都是用ASCII码表示一个字符，如'\101'和'\x41'都是表示字符'A'。转义字符在输出中有许多应用，如想让计算机的喇叭发出响声，可以使用下面的语句。

     cout <<  '\a';

如果需要在屏幕上输出以下内容：

     小千对小锋说:＂遇到IT技术难题,就上扣丁学堂＂。

不能使用以下方法：

     cout <<＂小千对小锋说:＂遇到IT技术难题,就上扣丁学堂＂。＂<<endl;

因为双引号在C++中是有特殊作用的，上述写法会使编译器产生错误，正确的语句如下所示：

     cout <<＂小千对小锋说:\＂遇到IT技术难题,就上扣丁学堂\＂。＂<<endl;

4. 字符串常量

字符串常量是由一对双引号括起来的字符序列。被括起来的字符序列可以是一个字符，也可以是多个字符，还可以没有字符。如＂q＂、＂qian＂、＂＂。字符串常量都有一个结束符，用来标识字符串的结束，该结束符是'\0'，即ASCII码值为0的空字符。

对于初学者，经常混淆字符与字符串的概念，它们是不同的量，两者区别如下：

• 字符用单引号括起来，字符串用双引号括起来；
• 字符与字符串占用的内存空间不同，字符只占用一个字节的空间，而字符串占用的内存字节数等于双引号中的字符个数加1，如字符'q'和字符串＂q＂在内存中的情况是不同的，字符'q'在内存中占一个字节，而字符串＂q＂在内存中占两个字节，如图2.5所示。

图2.5　字符'q'与字符串＂q＂在内存中的表示

5. 符号常量

有一种特殊的常量是用标识符来表示的，称为符号常量。符号常量主要用于帮助记忆和提高程序的可读性与维护性。例如，程序中经常会用到圆周率，假设为3.14，如果程序想提高圆周率的精度到3.141 592 65，那么它在程序中出现的所有地方都需要做修改，大大降低了程序的维护性。这时如果用PI表示圆周率，每次使用时都写PI，那么在需要修改PI的精度时，只需要修改PI的初值就可以了。在C++中，为了保持与C语言的兼容，允许程序用编译预处理指令#define来定义一个符号常量，上面的圆周率可以通过如下定义：

     #define PI 3.14159265

这条指令的格式是#define后跟一个标识符和一串字符，中间用空格隔开。由于它不是C++语句，因此此行没有分号。在程序编译时，编译器首先将程序中的PI用3.14159265来替换，然后再进行代码编译。标识符后面的内容实际上是一个字符串，编译器本身不会对其进行任何语法检查，仅仅是在程序中将标识符简单替换为字符串，因此，有时会带来意想不到的错误。

6. const常量

在定义变量时，可以使用const关键字来修饰，这样的变量是只读的，即在程序中不能对其修改，只能读取。由于不可修改，因而它是一个符号常量，且在定义时必须进行初始化。需要说明的是，通常将符号常量中的标识符写成大写字母易于与其他标识符区分。用const关键字定义符号常量的格式如下：

     const数据类型 常量名＝初值表达式;

上面的圆周率可以通过如下定义：

     const double PI＝3.14159265;

const还可以放在数据类型名后，具体示例如下：

     double const PI＝3.14159265;

注意下面的语句是错误的：

接下来演示通过const关键字定义符号常量，如例2-1所示。

例2-1

运行结果如图2.6所示。

图2.6　例2-1运行结果

在例2-1中，第3行通过const关键字定义一个符号常量PI表示圆周率。第7行中使用圆周率就可以用PI来代替。