C++程序設計第2章

第2章數(shù)據(jù)類型與表達式2.1C++的數(shù)據(jù)類型2.2常量2.3變量2.4C++的運算符2.5算術運算符與算術表達式2.6賦值運算符與賦值表達式2.7逗號運算符與逗號表達式2023/2/61長江大學計算機學院計算機處理的對象是數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)是以某種特定的形式存在的（例如整數(shù)、浮點數(shù)、字符等形式）。不同的數(shù)據(jù)之間往往還存在某些聯(lián)系（例如由若干個整數(shù)組成一個整數(shù)數(shù)組）。數(shù)據(jù)結構指的是數(shù)據(jù)的組織形式。例如，數(shù)組就是一種數(shù)據(jù)結構。C++可以使用的數(shù)據(jù)類型如下：2.1C++的數(shù)據(jù)類型2023/2/62長江大學計算機學院數(shù)據(jù)類型 基本類型 整型 短整型(shortint) 整型(int) 長整型(longint) 字符型(char) 浮點型 單精度型(float) 雙精度型(double) 長雙精度型(longdouble) 布爾型(bool)

構造類型 枚舉類型(enum) 數(shù)組類型 結構體類型(struct) 共用體類型(union) 類類型(class)

指針類型

引用類型

空類型(void)布爾型就是邏輯型，空類型就是無值型。2023/2/63長江大學計算機學院說明：(1)整型數(shù)據(jù)分為長整型(longint)、一般整型(int)和短整型(shortint)。在int前面加long和short分別表示長整型和短整型。(2)整型數(shù)據(jù)的存儲方式為按二進制數(shù)形式存儲，例如十進制整數(shù)85的二進制形式為1010101，則在內存中的存儲形式如圖2.1所示。圖2.12023/2/64長江大學計算機學院(3)在整型符號int和字符型符號char的前面,可以加修飾符signed(表示“有符號”)或unsigned(表示“無符號”)。如果指定為signed，則數(shù)值以補碼形式存放，存儲單元中的最高位(bit)用來表示數(shù)值的符號。如果指定為unsigned，則數(shù)值沒有符號，全部二進制位都用來表示數(shù)值本身。例如短整型數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，見圖2.2。圖2.22023/2/65長江大學計算機學院有符號時，能存儲的最大值為215-1，即32767，最小值為-32768。無符號時，能存儲的最大值為216-1，即65535，最小值為0。有些數(shù)據(jù)是沒有負值的，可以使用unsigned，它存儲正數(shù)的范圍比用signed時要大一倍。(4)浮點型(又稱實型)數(shù)據(jù)分為單精度(float)、雙精度(double)和長雙精度(longdouble)3種，在VisualC++6.0中，對float提供6位有效數(shù)字，對double提供15位有效數(shù)字，并且float和double的數(shù)值范圍不同。對float分配4個字節(jié)，對double和longdouble分配8個字節(jié)。(5)表中類型標識符一欄中，方括號［］包含的部分可以省寫，如short和shortint等效，unsignedint和unsigned等效。2023/2/66長江大學計算機學院常量的值是不能改變的，一般從其字面形式即可判別是否為常量。常量包括兩大類，即數(shù)值型常量(即常數(shù))和字符型常量。如12，0，-3為整型常量，4.6，-1.23為實型常量，包含在兩個單撇號之間的字符為字符常量，如′a′,′x′。這種從字面形式即可識別的常量稱為“字面常量”或“直接常量”。2.2常量

2.2.1什么是常量2023/2/67長江大學計算機學院一個整型常量可以用3種不同的方式表示：(1)十進制整數(shù)。如1357,-432，0等。在一個整型常量后面加一個字母l或L，則認為是longint型常量。例如123L，421L,0L等，這往往用于函數(shù)調用中。(2)八進制整數(shù)。在常數(shù)的開頭加一個數(shù)字0，就表示這是以八進制數(shù)形式表示的常數(shù)。如020表示這是八進制數(shù)20，即（20）8，它相當于十進制數(shù)16。(3)十六進制整數(shù)。在常數(shù)的開頭加一個數(shù)字0和一個英文字母X(或x)，就表示這是以十六進制數(shù)形式表示的常數(shù)。如0X20表示這是十六進制數(shù)20，即(20)16，它相當于十進制數(shù)32。2.2.2數(shù)值常量2023/2/68長江大學計算機學院2.浮點數(shù)的表示方法一個浮點數(shù)可以用兩種不同的方式表示：(1)十進制小數(shù)形式。如21.456,-7.98等。它一般由整數(shù)部分和小數(shù)部分組成。C++編譯系統(tǒng)把用這種形式表示的浮點數(shù)一律按雙精度常量處理，在內存中占8個字節(jié)。如果在實數(shù)的數(shù)字之后加字母F或f，表示此數(shù)為單精度浮點數(shù)，如1234F,-43f，占4個字節(jié)。如果加字母L或l，表示此數(shù)為長雙精度數(shù)(longdouble)，在VisualC++6.0中占8個字節(jié)。2023/2/69長江大學計算機學院(2)指數(shù)形式(即浮點形式)一個浮點數(shù)可以寫成指數(shù)形式，如3.14159可以表示為0.314159×101，31.4159×10-1。在程序中應表示為：0.314159e1，3.14159e0,31.4159e-1,314.159e-2,用字母e表示其后的數(shù)是以10為底的冪，如e12表示1012。其一般形式為數(shù)符數(shù)字部分指數(shù)部分上面各數(shù)據(jù)中的0.314159，3.14159,31.4159,314.159等就是其中的數(shù)字部分?？梢钥吹剑河捎谥笖?shù)部分的存在，使得同一個浮點數(shù)可以用不同的指數(shù)形式來表示，數(shù)字部分中小數(shù)點的位置是浮動的。例如：2023/2/610長江大學計算機學院a=0.314159e1;a=3.14159e0;a=31.4159e-1;a=314.159e-2;以上4個賦值語句中，用了不同形式的浮點數(shù)，但其作用是相同的。在程序中不論把浮點數(shù)寫成小數(shù)形式還是指數(shù)形式，在內存中都是以指數(shù)形式(即浮點形式)存儲的。例如不論在程序中寫成314.159或314.159e0，31.4159e1，3.14159e2,0.314159e3等形式，在內存中都是以規(guī)范化的指數(shù)形式存放，如圖2.3所示。圖2.32023/2/611長江大學計算機學院1.普通的字符常量

用單撇號括起來的一個字符就是字符型常量。如′a′,′#′,′%′,′D′都是合法的字符常量，在內存中占一個字節(jié)。注意：①字符常量只能包括一個字符，如′AB′是不合法的。②字符常量區(qū)分大小寫字母，如′A′和′a′是兩個不同的字符常量。③撇號(′)是定界符，而不屬于字符常量的一部分。如cout<<′a′；輸出的是一個字母“a”，而不是3個字符“′a′”。2.轉義字符常量以“＼”開頭的字符序列。例如，′＼n′代表一個“換行”符?！癱out<<′＼n′;”將輸出一個換行，其作用與“cout<<endl;”相同。這種“控制字符”，在屏幕上是不能顯示的。2.2.3字符常量2023/2/612長江大學計算機學院3.字符數(shù)據(jù)在內存中的存儲形式及其使用方法將一個字符常量存放到內存單元時，實際上并不是把該字符本身放到內存單元中去，而是將該字符相應的ASCII代碼放到存儲單元中。如果字符變量c1的值為′a′,c2的值為′b′，則在變量中存放的是′a′的ASCII碼97，′b′的ASCII碼98，如圖2.4(a)所示，實際上在內存中是以二進制形式存放的，如圖2.4(b)所示。圖2.42023/2/613長江大學計算機學院字符數(shù)據(jù)是以ASCII碼存儲的，它的存儲形式就與整數(shù)的存儲形式類似。這樣，在C++中字符型數(shù)據(jù)和整型數(shù)據(jù)之間就可以通用。一個字符數(shù)據(jù)可以賦給一個整型變量，反之，一個整型數(shù)據(jù)也可以賦給一個字符變量。例2.1將字符賦給整型變量。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){int

i,j;//i和j是整型變量i=′A′;//將一個字符常量賦給整型變量ij=′B′;//將一個字符常量賦給整型變量jcout<<i<<′′<<j<<′＼n′;//輸出整型變量i和j的值，′＼n′是換行符return0;｝2023/2/614長江大學計算機學院執(zhí)行時輸出6566i和j被指定為整型變量。但在第5和第6行中，將字符′A′和′B′分別賦給i和j，它的作用相當于以下兩個賦值語句：i＝65；j＝66；因為′A′和′B′的ASCII碼為65和66。在程序的第5和第6行是把65和66直接存放到i和j的內存單元中。因此輸出65和66。可以看到：在一定條件下，字符型數(shù)據(jù)和整型數(shù)據(jù)是可以通用的。但是應注意字符數(shù)據(jù)只占一個字節(jié)，它只能存放0~255范圍內的整數(shù)。2023/2/615長江大學計算機學院例2.2字符數(shù)據(jù)與整數(shù)進行算術運算。下面程序的作用是將小寫字母轉換為大寫字母。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){charc1,c2;c1=′a′;c2=′b′;c1=c1-32;c2=c2-32;

cout<<c1<<′′<<c2<<endl;return0;}2023/2/616長江大學計算機學院4.字符串常量用雙撇號括起來的部分就是字符串常量，如″abc″，″Hello!″，″a+b″都是字符串常量。字符串常量″abc″在內存中占4個字節(jié)(而不是3個字節(jié))，見圖2.5。圖2.5編譯系統(tǒng)會在字符串最后自動加一個′＼0′作為字符串結束標志。但′＼0′并不是字符串的一部分，它只作為字符串的結束標志。如cout<<″abc″<<endl；輸出3個字符abc，而不包括′＼0′。2023/2/617長江大學計算機學院注意：″a″和′a′代表不同的含義，″a″是字符串常量，′a′是字符常量。前者占兩個字節(jié)，后者占1個字節(jié)。請分析下面的程序片段：charc;//定義一個字符變量c=′a′;//正確c=″a″；//錯誤，c只能容納一個字符請思考：字符串常量″abc＼n″包含幾個字符?不是5個而是4個字符，其中“＼n”是一個轉義字符。但它在內存中占5個字節(jié)(包括一個“＼0”字符)。編譯系統(tǒng)遇到“＼”時就會把它認作轉義字符的標志，把它和其后的字符一起作為一個轉義字符。2023/2/618長江大學計算機學院為了編程和閱讀的方便，在C++程序設計中，常用一個符號名代表一個常量，稱為符號常量，即以標識符形式出現(xiàn)的常量。使用符號常量的好處是：（1）含義清楚。（2）在需要改變一個常量時能做到“一改全改”。

例2.3符號常量的使用。#definePRICE30//注意這不是語句，末尾不要加分號intmain(){int

num，total;num=10;total=num*PRICE;cout<<″total=″<<total<<endl;return0;}2.2.4符號常量2023/2/619長江大學計算機學院

在程序運行期間其值可以改變的量稱為變量。一個變量應該有一個名字，并在內存中占據(jù)一定的存儲單元，在該存儲單元中存放變量的值。請注意區(qū)分變量名和變量值這兩個不同的概念，見圖2.6。圖2.62.3變量

2.3.1什么是變量2023/2/620長江大學計算機學院C++規(guī)定標識符只能由字母、數(shù)字和下劃線3種字符組成，且第一個字符必須為字母或下劃線。下面列出的是合法的標識符，也是合法的變量名：sum,average，Student_name,tan,BASIC,li_ling下面是不合法的標識符和變量名：$123,#33,3G64,Lingli，C++,Zhang-ling,U.S.A.在C++語言中，要求對所有用到的變量作強制定義，也就是必須“先定義，后使用”。floata,b,c,d,e;定義a,b,c,d,e為單精度型變量，注意各變量間以逗號分隔，最后是分號。可以在定義變量時指定它的初值。如floata=83.5,b,c=64.5,d=81.2,e;//對變量a,c,d指定了初值，b和d未指定初值

2.3.2變量名規(guī)則2023/2/621長江大學計算機學院允許在定義變量時對它賦予一個初值，這稱為變量初始化。初值可以是常量，也可以是一個有確定值的表達式。如floata,b=5.78*3.5,c=2*sin(2.0)；表示定義了a,b,c為單精度浮點型變量，變量a未初始化。對b初始化為5.78*3,對c初始化為2*sin(2.0)，在編譯連接后，從標準函數(shù)庫得到正弦函數(shù)sin(2.0)的值，因此變量c有確定的初值。inta=3;相當于以下兩個語句：inta;//指定ａ為整型變量a=3；//賦值語句，將３賦給ａ2.3.4為變量賦初值

2023/2/622長江大學計算機學院在定義變量時，如果加上關鍵字const，則變量的值在程序運行期間不能改變，這種變量稱為常變量(constantvariable)。例如，constinta=3;//用const來聲明這種變量的值不能改變，指定其值始終為3在定義常變量時必須同時對它初始化，此后它的值不能再改變。常變量不能出現(xiàn)在賦值號的左邊。例如上面一行不能寫成constinta;a=3;//常變量不能被賦值2.3.5常變量2023/2/623長江大學計算機學院C++的運算符十分豐富，使得C++的運算十分靈活方便。例如把賦值號(=)也作為運算符處理，這樣，a=b=c=4就是合法的表達式，這是與其他語言不同的。C++提供了以下運算符：(1)算術運算符

+(加)-(減)*(乘)/(除)%(整除求余)++(自加)--(自減)(2)關系運算符＞(大于)＜(小于)＝＝(等于)＞＝(大于或等于)＜＝(小于或等于)?。?不等于)(３)邏輯運算符＆＆(邏輯與)||(邏輯或)！(邏輯非)(４)位運算符<<(按位左移)>>(按位右移)＆(按位與)|(按位或)∧(按位異或)~(按位取反)在本章中主要介紹算術運算符與算術表達式，賦值運算符與賦值表達式，逗號運算符與逗號表達式，其他運算符將在以后各章中陸續(xù)介紹。2.4C++的運算符2023/2/624長江大學計算機學院＋（加法運算符，或正值運算符。如3+5，+3）－（減法運算符，或負值運算符。如5-2，-3）*(乘法運算符。如3*5)／（除法運算符。如5/3）％（模運算符，或稱求余運算符，％兩側均應為整型數(shù)據(jù)，如７％４的值為３）。兩個整數(shù)相除的結果為整數(shù)，如5/3的結果值為1，舍去小數(shù)部分。 C++語言規(guī)定了運算符的優(yōu)先級和結合性。在求解表達式時，先按運算符的優(yōu)先級別高低次序執(zhí)行，例如先乘除后加減。如有表達式a-b*c，b的左側為減號，右側為乘號，而乘號優(yōu)先于減號，因此，相當于a-(b*c)。如果在一個運算對象兩側的運算符的優(yōu)先級別相同，如a-b+c，則按規(guī)定的“結合方向”處理。2.5算術運算符與算術表達式2023/2/625長江大學計算機學院在表達式中常遇到不同類型數(shù)據(jù)之間進行運算，如10+′a′+1.5-8765.1234*′b′在進行運算時，不同類型的數(shù)據(jù)要先轉換成同一類型，然后進行運算。轉換的規(guī)則按圖2.7所示。圖2.72.5.3表達式中各類數(shù)值型數(shù)據(jù)間的混合運算2023/2/626長江大學計算機學院假設已指定ｉ為整型變量，ｆ為float變量，ｄ為double型變量，ｅ為long型，有下面表達式：10+′a′+i*f-d/e運算次序為：①進行10+′a′的運算，先將′ａ′轉換成整數(shù)97，運算結果為107。②進行i*f的運算。先將i與f都轉換成double型，運算結果為double型。③整數(shù)107與i*f的積相加。先將整數(shù)107轉換成雙精度數(shù)（小數(shù)點后加若干個0，即107.000…00），結果為double型。④將變量e轉換成double型，d/e結果為double型。⑤將10+′a′+i*f的結果與d/e的商相減，結果為double型。上述的類型轉換是由系統(tǒng)自動進行的。2023/2/627長江大學計算機學院使用自增(++)和自減(--)運算符，他們的作用是使變量的值增1或減1，如++i（使用i之前，先使i的值加1，若i的原值為3，執(zhí)行j=++i后，j值為4）--i(在使用i之前，先使i的值減1,當i的原值為3，則執(zhí)行j=--i后，j的值為2)i++(在使用i之后，使i的值加1，如果i的原值為3，則執(zhí)行j=i++后，j的值為3，然后i變?yōu)?)i--(在使用i之后，使i的值減1，如果i的原值為3，則執(zhí)行j=i--后，j的值為3，然后i變?yōu)?)(1)自增運算符(++)和自減運算符(--)只能用于變量，而不能用于常量或表達式。(2)++和--的結合方向是“自右至左”，見附錄B。(3)自增運算符（++）和自減運算符（--）使用十分靈活，但在很多情況下可能出現(xiàn)歧義性，產生“意想不到”的副作用。(4)自增（減）運算符在C++程序中是經常見到的，常用于循環(huán)語句中，使循環(huán)變量自動加1。也用于指針變量，使指針指向下一個地址。2.5.4自增和自減運算符2023/2/628長江大學計算機學院程序編制者還可以利用強制類型轉換運算符將一個表達式轉換成所需類型。例如：(double)ａ（將a轉換成double類型）（int)(x+y）（將x+y的值轉換成整型）（float）(5%3)（將5%3的值轉換成float型）強制類型轉換的一般形式為（類型名）（表達式）如果寫成(int)ｘ＋ｙ則只將ｘ轉換成整型，然后與ｙ相加。以上強制類型轉換的形式是原來C語言使用的形式，C++把它保留了下來，以利于兼容。C++還增加了以下形式：類型名（表達式）如int(x)或int(x+y)類型名不加括號，而變量或表達式用括號括起來。這種形式類似于函數(shù)調用。（int）x如果ｘ原指定為float型，值為3.6，進行強制類型運算后得到一個int型的中間變量，它的值等于3，而ｘ原來的類型和值都不變。2.5.5強制類型轉換運算符2023/2/629長江大學計算機學院例2.4強制類型轉換。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){floatx;

inti;x=3.6;i=(int)x;

cout<<″x=″<<x<<″,i=″<<i<<endl;return0;}運行結果如下：ｘ＝3.6，i=3ｘ的型仍為float型，值仍等于3.6。2023/2/630長江大學計算機學院賦值符號“＝”就是賦值運算符，它的作用是將一個數(shù)據(jù)賦給一個變量。如“a=3”的作用是執(zhí)行一次賦值操作（或稱賦值運算）。把常量3賦給變量a。也可以將一個表達式的值賦給一個變量。如果賦值運算符兩側的類型不一致，但都是數(shù)值型或字符型時，在賦值時會自動進行類型轉換。(1)將浮點型數(shù)據(jù)（包括單、雙精度）賦給整型變量時，舍棄其小數(shù)部分。(2)將整型數(shù)據(jù)賦給浮點型變量時，數(shù)值不變，但以指數(shù)形式存儲到變量中。(3)將一個double型數(shù)據(jù)賦給float變量時，要注意數(shù)值范圍不能溢出。(4)字符型數(shù)據(jù)賦給整型變量，將字符的ASCII碼賦給整型變量。2.6賦值運算符與賦值表達式

2023/2/631長江大學計算機學院(5)將一個int、short或long型數(shù)據(jù)賦給一個char型變量，只將其低8位原封不動地送到char型變量（發(fā)生截斷）。例如shortinti=289;charc;c=i;//將一個int型數(shù)據(jù)賦給一個char型變量賦值情況見圖2.8。為方便起見，以一個int型數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)(16位)的情況來說明。圖2.82023/2/632長江大學計算機學院(6)將signed(有符號)型數(shù)據(jù)賦給長度相同的unsigned(無符號)型變量，將存儲單元內容原樣照搬（連原有的符號位也作為數(shù)值一起傳送）。例2.5將有符號數(shù)據(jù)傳送給無符號變量。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){unsignedshorta;shortintb=-1;a=b;

cout<<″a=″<<a<<endl;return0;}2023/2/633長江大學計算機學院運行結果為65535賦給b的值是-1，怎么會得到65535呢？請看圖2.9所示的賦值情況。圖2.9-1的補碼形式為1111111111111111(即全部16個二進制位均為1)，將它傳送給a，而a是無符號型變量，16個位全1是十進制的65535。如果b為正值，且在0~32767之間，則賦值后數(shù)值不變。不同類型的整型數(shù)據(jù)間的賦值歸根結底就是一條：按存儲單元中的存儲形式直接傳送。C和C++使用靈活，在不同類型數(shù)據(jù)之間賦值時，常常會出現(xiàn)意想不到的結果，而編譯系統(tǒng)并不提示出錯，全靠程序員的經驗來找出問題。這就要求編程人員對出現(xiàn)問題的原因有所了解，以便迅速排除故障。2023/2/634長江大學計算機學院在賦值符“＝”之前加上其他運算符，可以構成復合的運算符。如果在“＝”前加一個“＋”運算符就成了復合運算符“＋＝”。例如，可以有

a+=3等價于a=a+3x*=y+8等價于x=x*(y+8)x%=3等價于x=x%3以“a+=3”為例來說明，它相當于使a進行一次自加3的操作。即先使a加3，再賦給a。同樣，“x*=y+8”的作用是使x乘以（y+8），再賦給x。C++可以使用以下幾種復合賦值運算符：＋＝，－＝，*＝，／＝，％＝，<<＝，>>＝，&＝，∧＝，|＝其中后5種是有關位運算的。2.6.3復合的賦值運算符2023/2/635長江大學計算機學院對賦值表達式求解的過程是：先求賦值運算符右側的“表達式”的值，然后賦給賦值運算符左側的變量。賦值運算符左側的標識符稱為“左值”(leftvalue，簡寫為lvalue)。常變量也不能作為左值，因為常變量不能被賦值。出現(xiàn)在賦值運算符右側的表達式稱為“右值”(rightvalue，簡寫為rvalue)。如inta=3,b,c;b=a;//b是左值c=b;//b也是右值賦值表達式中的“表達式”，又可以是一個賦值表達式。如a=(b=5)下面是賦值表達式的例子：

a=b=c=5（賦值表達式值為5，a，b，c值均為5）

a=5+(c=6)（表達式值為11，a值為11，c值