基本数据类型¶

数据类型（Data Type）是⼀种属性，它告诉编译器如何解释存储在计算机内存中的某段数据。数据类型决定了数据的存储⼤⼩、布局、值范围以及可以对该数据执⾏哪些操作。

C++ 提供了多种数据类型，包括基本数据类型、复合数据类型和特殊数据类型，本篇主要讲解的是 C++ 的基本数据类型。

基本数据类型分为整数型、浮点型、字符型、布尔型、空类型。它们在各自对应的应用场景中都有着不可或缺的重要性，接下来对这些数据类型进行逐步的学习。

整数型¶

整数型可以理解为在内存中开辟一个专门用于存储整数的空间，根据要存放的数字大小以及是否需要表示负数，可以采用不同的整数型关键字来开辟所需大小的空间。

在 C++ 中，整数类型（如 int、char、int8_t 等）分为 ** 有符号（signed）和无符号（unsigned）** 两种，核心区别是：是否能表示负数、二进制最高位的用途、数值范围。

位数相同，无符号类型能表示的正数更大，有符号类型能表示负数。

有符号整数类型¶

类型	占用字节	存储范围
`short`	2	`-32,768` 到 `32,767`
`int`	4	`-2,147,483,648` 到 `2,147,483,647`
`long`	4 或 8	依赖于系统和编译器
`long long`	8	`-9,223,372,036,854,775,808` 到 `9,223,372,036,854,775,807`

无符号整数类型¶

通过在有符号整数类型前添加 unsigned 关键字，可以得到对应的无符号整数类型，无符号整数只能表示非负数（零和正数）。

类型	占用字节	存储范围
unsigned short	2	0 到 65535
unsigned int	4	0 到 4294967295
unsigned long	4 或 8	依赖于系统和编译器
unsigned long long	8	0 到 18446744073709551615

固定宽度整数类型¶

从 C++ 11 开始引入了固定宽度整数类型，确保在不同平台上具有相同的大小。

类型	说明	存储范围
int8_t	8 位有符号整数	-128 到 127
uint8_t	8 位无符号整数	0 到 255
int16_t	16 位有符号整数	-32768 到 32767
uint16_t	16 位无符号整数	0 到 65535
int32_t	32 位有符号整数	-2147483648 到 2147483647
uint32_t	32 位无符号整数	0 到 4294967295
int64_t	64 位有符号整数	-9223372036854775808 到 9223372036854775807
uint64_t	64 位无符号整数	0 到 18446744073709551615

代码演示:

#include <iostream>
#include <cstdint> // 包含固定宽度整数类型

int main() {
    short s = 32767;
    int i = 2147483647;
    long l = 2147483647;
    long long ll = 9223372036854775807;
    
    unsigned int ui = 4294967295;
    int32_t i32 = 2147483647;
    uint64_t ui64 = 18446744073709551615ULL;

    std::cout << "短整型: " << s << std::endl;
    std::cout << "整型: " << i << std::endl;
    std::cout << "长整型: " << l << std::endl;
    std::cout << "超长整型: " << ll << std::endl;
    std::cout << "无符号整型: " << ui << std::endl;
    std::cout << "32位整型: " << i32 << std::endl;
    std::cout << "64位无符号整型: " << ui64 << std::endl;
}

注意

如果存储的数值超出了数据类型所能表示的范围，会发生 整数溢出 。有符号整数溢出是未定义行为，可能导致程序崩溃或产生不可预期的结果。无符号整数溢出则是定义良好的，会对最大值+1取模。

代码演示:

#include <iostream>

int main() {
    // 有符号整数溢出 - 未定义行为
    int i = 2147483648;
    std::cout << "溢出后的有符号整数: " << i << std::endl;
    
    // 无符号整数溢出 - 定义良好的行为
    unsigned int ui = 4294967296;
    std::cout << "溢出后的无符号整数: " << ui << std::endl;
}

浮点型¶

对于需要存储小数的场景，我们需要使用浮点数据类型来存储，例如：3.14。浮点数用于表示实数，可以表示非常大或非常小的数值，但精度有限。

类型	占用大小	十进制精度位数	数值范围（近似）
`float`	4	约 6-7 位	1e-38 到 1e38
`double`	8	约 15-16 位	1e-308 到 1e308
`long double`	8, 12, 或 16	比 `double` 更高	比 `double` 更大

代码演示:

#include <iostream>

int main() {
    double d1 = 3.14;         // 标准小数表示
    double d2 = 3.14e10;      // 科学计数法（3.14 x 10^10）
    double d3 = 3.14e-10;     // 科学计数法（3.14 x 10^-10）
    float f = 3.14f;           // float类型（带f后缀）
    long double ld = 3.14L;    // long double类型（带L后缀）
    
    std::cout << "标准小数: " << d1 << std::endl;
    std::cout << "科学计数法(大): " << d2 << std::endl;
    std::cout << "科学计数法(小): " << d3 << std::endl;
}

注意

浮点类型可以表示非常大或非常小的数，但它们只能近似地表示小数，因为它们在内存中的表示是基于二进制分数的。

浮点类型在计算机中的表示有时会导致出现精度问题，因此在需要进行精确计算的场景（如金融计算）中，应该考虑使用专门的库或整数类型（如定点数）而不是浮点类型。

字符型¶

字符型用于存储单个字符，如字母、数字、标点符号等。C++ 提供了多种字符类型以支持不同的字符集。

类型	占用字节	说明
`char`	1	用于存储单个字符，通常是ASCII字符。有符号性取决于编译器
`signed char`	1	明确的有符号字符类型，范围通常是 `-128` 到 `127`
`unsigned char`	1	明确的无符号字符类型，范围通常是 `0` 到 `255`
`wchar_t`	2 或 4	宽字符类型，用于表示更大的字符集（如Unicode），大小取决于编译器
`char16_t`	2	16位字符类型，用于UTF-16编码（C++11起）
`char32_t`	4	32位字符类型，用于UTF-32编码（C++11起）

char 数据类型通常只能用来存储一个字符，也就是 '1' / 'A' 这种单个的字符。如果想要存储一句话这种长字符序列，就需要用到 字符数组 或 字符串类（如 std::string）来实现。

代码演示:

#include <iostream>

int main() {
    char character = 'A';
    signed char sc = -128;
    unsigned char uc = 255;
    
    std::cout << "字符: " << character << std::endl;
    std::cout << "字符的ASCII值: " << int(character) << std::endl;
    std::cout << "有符号字符: " << static_cast<int>(sc) << std::endl;
    std::cout << "无符号字符: " << static_cast<int>(uc) << std::endl;
}

布尔型¶

布尔型也可以称之为逻辑型，这个数据类型只能存储 true (真) / false (假) 两个值。布尔型常用于需要进行逻辑判断的场景。

类型	占用字节	范围
`bool`	1	只能是 `true` 或 `false` 两个值

代码演示:

#include <iostream>

int main() {
    bool isTrue = true;
    bool isFalse = false;
    
    std::cout << "isTrue: " << isTrue << std::endl;
    std::cout << "isFalse: " << isFalse << std::endl;

    // 布尔值在算术表达式中会被转换为整数
    std::cout << "true + true = " << isTrue + isTrue << std::endl;
}

空类型¶

空类型代表着没有类型，它不能用于声明变量，主要使用场景是表示函数没有返回值或者函数不需要接收参数。

类型	说明
`void`	不表示任何实际的数据类型，用于函数返回值或参数列表

代码演示:

#include <iostream>

// 函数不返回任何值
void printMessage() {
    std::cout << "这个函数不返回任何值" << std::endl;
    // 可以有return语句，但不带任何值
    return;
}

// 函数不接受任何参数
void demo(void) {
    std::cout << "我不接收任何参数，也不返回任何值" << std::endl;
    return;
}

int main() {
    printMessage();
    demo();
}