C++修饰符类型

前言

这一节我们将学习修饰符类型的的相关知识，可能会涉及到一些C++的基本语法以及C++变量类型、C++变量作用域的相关知识，如果你还有不明白的，请到C++基本语法和C++变量类型、C++变量作用域这里温故一下

C++修饰符类型

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什么是修饰符类型？

修饰符是用来调整变量的存储范围和行为的关键字。例如：

• 变量是否能存储负数？
• 变量的存储范围是更大还是更小？

C++ 提供了多个修饰符来满足不同的需求

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常见修饰符

1. signed（有符号）

   • 变量可以存储正数和负数。
   • 默认情况下，整型变量（int）都是有符号的，所以int和signed int是一样的。

2. unsigned（无符号）

   • 变量只能存储正数。
   • 因为没有负数，存储范围扩大了一倍（范围从0开始）。

3. short（短整型）

   • 比int的存储范围更小，通常用来节省存储空间。

4. long（长整型）

   • 比int的存储范围更大，适合表示更大的数字。
   • C++11 增加了long long，存储范围比long还要大。

5. float（单精度浮点数）

   • 用来表示带小数的数字，精度较低。

6. double（双精度浮点数）

   • 用来表示带小数的数字，精度比float更高。

7. bool（布尔类型）

   • 只有两个值：true和false，常用于条件判断。

8. char（字符类型）

   • 用来存储单个字符，比如'a'。

9. wchar_t（宽字符类型）

   • 用来存储Unicode字符，可以表示多国语言的字符。

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修饰符的组合

• 修饰符可以组合使用，例如：

  • unsigned long int：无符号长整型。
  • short unsigned int：无符号短整型。

• 简写方式：

  • 省略int是允许的，例如：

    unsigned num1 = 10; // 无符号整型变量
    short num2 = 5;     // 短整型变量

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实际例子

示例 1：普通变量的定义

signed int num1 = -10;    // 有符号整型，值为 -10
unsigned int num2 = 20;   // 无符号整型，值为 20

short num3 = 10;          // 短整型，值为 10
long num4 = 100000;       // 长整型，值为 100000

long long num5 = 10000000000; // 长长整型，值为 10000000000

float pi = 3.14f;         // 单精度浮点数，值为 3.14
double e = 2.71828;       // 双精度浮点数，值为 2.71828

bool flag = true;         // 布尔值，表示真
char ch = 'A';            // 字符，值为 'A'
wchar_t wideChar = L'你'; // 宽字符，值为 '你'

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示例 2：有符号和无符号的区别

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    short int i;          // 有符号短整型
    short unsigned int j; // 无符号短整型

    j = 50000; // 无符号变量 j 存储 50000
    i = j;     // i 将 j 的位模式解释为有符号数

    cout << i << " " << j; // 输出 -15536 和 50000
    return 0;
}

解释：

• j存储的值是50000，它的二进制表示不会改变。
• 当将j的值赋给i时，二进制位模式被解释为有符号数，因此显示为-15536。

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小总结

• 有符号（signed）：可以存储正数和负数。
• 无符号（unsigned）：只能存储正数，存储范围更大。
• short 和 long：分别表示更小或更大的整型范围。
• float 和 double：用于存储小数，double的精度更高。
• bool 和 char：布尔值表示真/假，字符表示单个字符。
• wchar_t：表示Unicode字符。
  通过修饰符，C++ 能够更灵活地定义变量类型，适应不同的存储需求。

C++中的类型限定符

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什么是类型限定符？

类型限定符是C++中的关键字，用来给变量或函数添加额外的“行为限制”或“说明”。它们可以改变变量的默认行为，使其更适应特定需求。

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常见的类型限定符

限定符	含义
const	表示变量是常量，定义后它的值不能被修改。
volatile	告诉编译器，这个变量的值可能会被外部（如硬件或其他线程）改变，因此不能对它的访问进行优化。
restrict	仅在C99标准中：表示一个指针是访问它所指向对象的唯一方式，用于优化指针操作。
mutable	用于修饰类的成员变量，即使类对象是const的，也允许修改这个变量。
static	表示变量是静态的，它的生命周期贯穿整个程序，并且作用范围有限。
register	提示编译器将变量存储在CPU寄存器中，以提高访问速度（实际效果由编译器决定）。

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示例解释

1. const（常量）

• 定义后变量的值不能被修改。
• 示例：

  const int NUM = 10; // NUM 是一个常量，不能被改变
  const int* ptr = # // ptr 是指向常量的指针，指针所指向的值不能修改

• 通俗解释：
  • NUM是一个固定的值，就像刻在石头上的数字，无法更改。
  • ptr是指向这块石头的指针，你可以看它，但不能刻字。

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2. volatile（易变变量）

• 告诉编译器，这个变量的值可能会在程序以外被修改（如硬件或多线程）。
• 示例：

  volatile int num = 20; // num 的值可能会被硬件改变

• 通俗解释：
  • 这个变量是一个随时可能“被动”变化的数字，比如硬件设备传回来的数据。

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3. mutable（可变成员变量）

• 修饰类成员变量时，即使对象是const，这个变量也可以被修改。
• 示例：

  class Example {
  public:
      void set_value(int value) const {
          value_ = value; // 允许修改 value_，即使这个函数是 const 的
      }
  private:
      mutable int value_; // value_ 是可变的
  };

• 通俗解释：
  • 一个“特别许可”的变量，即使在“禁止修改”的情况下，也可以被改变。

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4. static（静态变量）

• 静态变量的生命周期贯穿整个程序，作用范围却受限。
• 示例：

  void example_function() {
      static int count = 0; // count 的值在整个程序中保留
      count++;
  }

• 通俗解释：
  • 静态变量就像一个“长期储存”的数据，即使函数结束，它的值也会保留。

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5. register（寄存器变量）

• 建议编译器将变量存储在CPU的寄存器中，以提高访问速度（是否采纳由编译器决定）。
• 示例：

  void example_function(register int num) {
      // 提示编译器将 num 存储在寄存器中
  }

• 通俗解释：
  • 把一个变量放在“最快的储物柜”里，方便程序快速访问。

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小总结

• **const**：值不能改动，就像固定的规则。
• **volatile**：值可能会被外部修改，比如实时更新的数据。
• **mutable**：给特别变量的“修改许可”。
• **static**：数据长期有效，即使函数多次调用也保留值。
• **register**：请求把变量放到“快速通道”，提高访问速度。
  可以看出，这些限定符让C++中的变量更灵活、更高效地适应不同的需求。