第3章數據類型和表達式12合知識講解

第三章數據類型和表達式C++語言程序設計王衛(wèi)紅/曹玉輝河北經貿大學信息技術學院主要內容預備知識補充數據類型常量變量運算符和表達式函數習題*預備知識補充1．十進制（Decimal）代碼：用0～９十個不同的符號來表示即基數（Radix）為10的進制。運算規(guī)則：逢十進一，借一當十2．二進制（Binary）代碼：只有兩個代碼“0”和“1”，基數為二的進制運算規(guī)則：逢二進一，借一當二。

4．十六進制（Hexadecimal）代碼：采用0~9和A、B、C、D、E、F運算規(guī)則：逢十六進一，借一當十六。

3．八進制（Octal）代碼：只有兩個代碼“0～７”，基數為八的進制運算規(guī)則：逢八進一，借一當八。

1010+011110001(0A)H+(07)H=(11)H常用進制

進位計數制的基數與位權N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr進制數(Radix-rNumberSystem)N可表示為：R進制數用r個基本符號（例如0，1，2，…，r-1）表示數值基數權數碼678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2表3-1不同數制各位的權數（用十進制數表示）

基數4基數3基數2基數1基數0十進制100001000100101二進制168421八進制40965126481十六進制6553640962561612.十進制數據轉換成其它進制整數部分采用的是倒除法，即“除基數取余”的方法。小數部分采用“乘基數取整”法?！纠?】將（236）D轉換成二進制。轉換過程如圖1-1所示。(236)D=(11101100)B100(D)=144(O)=64(H)例100.345(D)≈1100100.01011(B)1.3800.34520.69022

0.7602

1.5202

10025022521226232100010011

1.04八進制100812818044110016604616十六進制整數部分：除以r取余數，直到商為0，余數從下到上排列。小數部分：乘以r取整數，整數從上到下排列。表3-2將二進制數轉變成十六和八進制數000000000001001100100022001100330100004401010055011000660111007710000108100101191010012A1011013B1100014C1101015D1110016E1111017F二進制 八進制十六進制3.1C++的數據類型短整型(short)整型(int)長整型(long)整型實型數值類型字符類型(char)枚舉類型(enum)邏輯類型結構體類型(struct)聯(lián)合類型(union)類類型(class)基本類型復合類型引用類型數據類型單精度型(float)雙精度型(double)長雙精度型指針類型引用類型數組類型注：整型數據、字符型數據又可加修飾符[signed]有符號型，unsigned表示無符號型?？疹愋?void)

在程序中，數據通常以兩種形式存在：常量和變量。常量在程序執(zhí)行過程中值不能被改變的量稱為常量。C++提供了：整型常量、實型常量、字符常量、字符串常量、枚舉常量以及指針常量等。在程序中常量以兩種形式存在：字面常量和符號常量（標識符常量）.1.字面常量:包括數字常量、字符常量和字符串常量。即字面本身就是它的值。如15,2.4,‘f’,“asd”2.符號常量:在程序中用標識符代表的常數，對應一個存儲空間。可以用define、const等命令定義。使用符號常量的優(yōu)點:(1)含義清楚(2)修改方便3.2常量與變量結果：7741#include<iostream.h>intx=6;#defineNU1x+5//末尾不加；constintNU=x+5;voidmain(){ cout<<NU*7<<NU1*7<<endl;}思考：為何此程序會出現(xiàn)這樣的結果？如何改進此程序？#define<符號常量><字符序列>const<類型關鍵字><符號常量>=<初值表達式>…;變量是其值可以被改變的量。每一個變量都屬于一種數據類型，用來表示（即存儲）該類型中的一個值。3x變量名變量值存儲空間(4字節(jié))變量

變量名、變量類型和存儲單元是變量的三要素。進行變量聲明后,計算機系統(tǒng)會為聲明的變量分配存儲空間,用以存放數據.

變量名實際上是一個符號地址。在程序中對變量的賦值和取值操作實際上是通過變量名找到相應的內存地址,然后從對應的存儲空間中讀取數據。如intx=3;如：inta;floatx,y;charch;intx=4,y=21;//聲明時初始化charch=‘A’;

1.變量的聲明

(1)格式:數據類型變量名列表;

2.變量的賦值

格式:變量=表達式;如:x=6;y=x+2;a=sqrt(b);y=x=x+2;注1.賦值號是

=,而等于號是==

注2.賦值運算符為右結合性,先計算賦值號右邊的表達式的值,再將值賦給左邊的變量，最后一個式子等價于y=(x=x+2);注3.表達式包括常量,變量,函數,其他合法的C語言表達式

注4.C++中所有變量必須“先定義，后使用”?！跋却嬷岛笕≈怠?include<iostream.h>#defineM=1constintN=10;voidmain(){intx,y;cin>>x>>y;if(x<N)y=M*x+1;elsey=(x+M)*x-3;cout<<x<<““<<y<<endl;}思考：此程序是否有問題？數值類型1.整型常量整型常量可以用十進制、八進制和十六進制表示：a)十進制表示，第一個數字不能是0，如：123,-108,0等。b)八進制表示由數字0打頭，如：0123，-011等。c)十六進制表示由0x或0X打頭，如：-0x1a2c,0xff等。

可在整型常量的后面加上l或L，表示長整型常量，如：32765L；也可在整型常量的后面加上u或U，表示無符號整型常量，如：4352U；也可以在整型常量的后面同時加上u(U)和l(L)，表示無符號長整型常量，如：41152UL或41152LU。如果整型常量后面既沒有l(wèi)(L)，又沒有u(U)，則為int型。

2.整型變量的定義

例:intx,y;shorta,b;unsignedlongz;3.整型數據的存儲C標準沒有具體規(guī)定各類數據存儲的字節(jié)數,一般以一個機器字（Word）存放1個int數據,16位機上int數據存儲用兩個字節(jié)。32位機上int數據存儲用4個字節(jié)。以2字節(jié)為例：intx=10;0000000000001010無符號整數:最高位與其他位一起表示數值,只能存放正數。范圍是:00000000

0000

0000----11111111

1111

1111

即0----65535(216-1)(2)帶符號整數:存儲時最高位表示符號,0為正,1為負①正數的補碼為其二進制數（以shortint型為例）(計算215-1=32767)0000000000001001如:9----正數最大值為32767----0111111111111111②負數的補碼:用二進制表示其絕對值,然后按位取反,再加1

負數的最小值為–32768----

1000000000000000011111111111111116位有符號整數取值范圍-32768～+32767（-215——215-1）10000000000000001000000000000001-(215-1)最后得-32767215-1（32767）求(-（215-1

）)補4.整型數據的溢出

例:inta,b;a=32767;b=a+4;0111111111111111a327671000000000000000a+1-327681000000000000011b-327655.拓展整型為拓展數據處理的范圍,C語言通過類型修飾符來改變基本數據類型的含義,使之精確適合于不同應用場合。拓展后的整型有短整型、長整型及無符號整型。定義符字節(jié)數范圍short2-215~215-1int4-231~231-1long4同上unsignedshort20~65536unsigned[int]40~232-1unsignedlong4同上拓展整型數據類型、存儲及表示范圍注1：在TURBOC中,短整型與基本整型相同（2個字節(jié)）。對于字長為32位的計算機基本整型長度為4字節(jié)。注2.長整型數據在VC++中,存儲占4個字節(jié),與基本整型相同。實型數據分為單精度和雙精度和長雙精度三種類型。1、實型數據的書寫：定點和浮點形式兩種書寫方法。定點又稱小數表示法,是一種常規(guī)形式,由整數部分、小數點、小數部分三部分組成。C語言中的實數可以沒有小數部分或沒有整數部分,如20.,.375。

浮點形式由尾數、指數符號e或E、指數三部分組成,尾數是一般形式的實數，指數是一個1~3位的十進制的整數。指數形式適于表示較大或較小的實數。如2.34e10、2.34e-10,相應于數學中2.34×1010、2.34×10-10。注：尾數不能少。3.2.3.1.2實型數據錯誤：8.5e1.73、實型數據的類型及存儲格式類型定義符字節(jié)數符號階碼尾數范圍float41723-3.4E+38~3.4E+38double811053-1.7E+308~1.7E+308

注1：規(guī)格化浮點數，小數點位于第一個非零數字的后面。如-7.4E3

注2：對于一個定點數或浮點數，C++默認雙精度，若后跟一個F或f，則按單精度數存儲。也可在后面加上L(l)表示longdouble型。注3：一個數的有效數字是指從該數最左邊不為0的數字位起至最右邊不為0的數字位止之間的每一個數字位，而這些數字位的個數稱為該數的有效數字位數。如3500,2.705,-0.278,63.00和0.00104的有效數字位數分別為2,4,3,2和3，單精度有效數字7位，雙精度有效數字15位。

字符數據簡稱字符，取值為ASCII碼字符集中的字符。長度為一個字節(jié)，字符常量有兩種類型：

char取值范圍(-128-127)

unsignedchar取值范圍（0-255）。1.字符常量表示方法

字符數據用單引號作界定符,如′a′、′+′、′%′、′:′、′1′、′2′。

注意:單引號字符本身及雙引號、反斜杠字符由于有特定的含義,不能如此表示,數字字符與數字不同。

字符數據轉義表示：通過反斜杠后跟ASCII碼描述。ASCII碼可采用3位八進制數或2位十六進制數,相應描述形式是\ddd與\xhh（位數不夠,加0補位）,這種表示方法稱為轉義表示或轉碼表示表示。如字符A可表示為’A’、

′\101′、′\x41′。詳見附表3-2對一些特殊的字符只能用轉義表示,如圖形字符′■′的表示′\376′,單引號、雙引號、反斜杠可表示成′\047′、′\042′、′\134′。對一些常用的特殊字符,C語言還提供特定的字符來轉義表示:′\n′:換行′\\′:反斜杠字符

′\‘′:單引號字符′\“′:雙引號字符

′\a′:響鈴報警′\b′:退格

′\f′:走紙換行′\r′:回車

′\t′:橫向跳格′\u′:豎向跳格字符數據和整數在一定范圍內互相通用例如：//li2_2_2.cpp#include<iostream.h>voidmain(){charch;ch='a';cout<<ch<<““<<int(ch)<<"\n";}

輸出結果:a97

(2)字符數據與整數進行算術運算//li2_2_3.cpp#include<iostream.h>voidmain(){charch;intx;ch=‘A’;x=ch+32;cout<<char(x)<<""<<x<<"\n";}輸出結果:a97(1)字符數據用整數形式輸出

1.字串表示

字串數據用雙引號作界定符,如:

″chinaone″、″computer″、″$123.45″、″\nabc″、″%d%f″

2.字串存儲

字串數據存儲除存儲構成字符串的字符序列本身外,還必須附加存儲字串的結束標志空操作字符′\0′存儲一個字串的字節(jié)數等于字符個數加1,即字串長度再加1?！癮”a\0“name”name\0注：‘a’和“a”的含義是不同的。字符串常量null枚舉是一種構造數據類型，具有這種數據類型的量稱為枚舉量。枚舉量實際上是一個int型常量。語法格式：enum類型名{枚舉常量1，枚舉常量2，枚舉常量3，...}；例：enumCOLOR{RED,BLUE,GREEN,WHITE,BLACK};在定義枚舉類型時，還確定了枚舉表中每個枚舉符的取值。默認情況下，其數值從0開始，依次加1。如例中RED賦以0，BLUE賦以1,以此類推。枚舉常量一、單目、雙目、三目運算符

單目：一般位于操作數前面。如-x,!x雙目：位于兩個操作數之間。如a+b三目：只有一個即條件運算符。如(a>b)?a:b二、運算符優(yōu)先級

C語言將運算符的優(yōu)先級劃分為16級,常用運算符優(yōu)先級順序為:運算符的說明(1)初等運算()、[]、->(2)單目運算!、~、++、--、-、（類型）、*、&、sizeof(3)算術運算+、-、*、/、%(4)關系運算<、<=、==、!=等(5)邏輯運算&&、||、條件運算式？:(6)賦值運算=、+=、-=等(7)逗號運算優(yōu)先級最低(8)位運算優(yōu)先級比較分散。

三、運算符的結合性

運算符的結合性是指:優(yōu)先級相同的運算從左到右進行（左結合性）還是從右至左進行（右結合性）,左結合性是人們習慣的計算順序。C語言中,只有單目運算（！、～、++、--、-、*、&）、條件運算（？:）、賦值運算（=、+=、-=、*=、/=、%=）的結合性是右結合,其余運算為左結合。1.算術運算符1）單目運算符：-，+，++，--；2）雙目運算符：+，-，*，/，%。

注1：雙目運算符一般要求兩個相同類型的操作數，如果不同，則進行轉換，精度低的往精度高的轉換。

注2：--、++、%只用于int和char類型數據。

注3：兩個整數相除得到的商是它們的整數商，兩個整數取余得到的是整余數。如：9/2=4，9.0/2=4.5

注4：自增運算符:++和自減運算符:--自增運算與自減運算一樣都是單目運算,操作數也只能是整型變量。有前置、后置兩種方式，自增、自減運算比等價的賦值語句生成的目標代碼更高效。

++i,在使用i之前,先使i的值增加1,俗稱先增后用。i++,先使用i的值,然后使i的值增加1,俗稱先用后增。

--i,在使用i之前,先使i的值減1,俗稱先減后用。i--,先使用i的值,然后使i的值減1,俗稱先用后減。如：i=1999;j=++i;/*先將i的值增1,變?yōu)?000,后使用。j的值為2000*/j=i++;/*先使用,j的值為1999。后增，i的值變?yōu)?000*/如：i=2000;j=--i;/*將i的值減1,變?yōu)?999。后使用,j的值也為1999*/j=i--;/*j的值為2000。后減,i的值變?yōu)?999*/自增運算和自減運算的優(yōu)先級處于第2級,結合性為自右向左。

練習：設k=15,x=1則：a=k+++x;a=++k+x++;a=k+++x--;a=k+(++x);akx16116216017152注5：運算符的組合問題。C語言的運算符一般為一個字符,有的由兩個字符組成,在表達式中出現(xiàn)多個字符時如何組合呢？C編譯系統(tǒng)在處理時原則上盡可能自左而右將若干字符組合成一個運算符,標識符、關鍵字也按同樣的原則進行處理。如i+++j,解釋為（i++）+j,非i+（++j）。如要表示i+（++j）,必須加括號2.關系運算符關系運算符是雙目運算符:>,<,>=,<=,==,!=。運算的結果為true或false,1或0。其中的true或false是符號常量，關系運算通常用來表示條件。如：if(a>b)x=a;elsex=b;3.邏輯運算符單目邏輯運算符：?。ㄟ壿嬊蠓矗浑p目邏輯運算符：&&（邏輯與），||（邏輯或）注1：!<非0>==0注2：短路求值，對于&&和||,如果第一個操作數已能確定運算結果，則不再計算第二個操作數的值。true||x;//結果為true,不再考慮x的值。false&&x;//結果為false邏輯運算符在邏輯運算中，存在著以下3種等價關系：(1)!!a==a(2)!(a&&b)==!a||!b(3)!(a||b)==!a&&!b

相反式：一個邏輯表達式的邏輯非稱為這個邏輯表達式的相反式。如：x>=5相反式x<5x==0&&y>1相反式x!=0||y<=1a>=x||b>2*y+10相反式a<x&&b<=2*y+104.賦值運算符是一種雙目運算符。=、+=、－=、*=、/=、%=含義：先計算右邊操作數的值，然后把計算結果賦給（保存到）左邊的變量中。注1：在C++中，賦值是一種運算，該運算將改變第一個（左邊）操作數的值，運算結果為左邊的操作數。如：（a=b+c)*d是合法的。注2：如果用#代表復合運算符，則a#=b表示a=a#b.D5.位運算符

一般的高級語言處理數據的最小單位只能是字節(jié)，C語言能處理到二進制的位，當然C++也可以。在C++中有6個位運算符。<<、>>、～、|、^、&例如：3&53：000000115：000001013&5:00000001例如：3|5

例如：3^5例如：~3例如：5<<2注：左邊的操作數是需要移位的數值，右邊的操作數是左移或右移的位數。

00000111000001101111110000010100

7.其它運算符三目運算符？：

d1?d2:d3;//d1為真，則表達式的值為d2，否則為d3.如：max=(a>b)?a:b;執(zhí)行該語句的語義是：如a>b為真，則把a賦予max，否則把b賦予max。使用條件表達式時，還應注意以下幾點：

1.條件運算符的運算優(yōu)先級低于關系運算符和算術運算符，但高于賦值符。因此max=(a>b)?a:b可以去掉括號而寫為max=a>b?a:b

2.條件運算符?和：是一對運算符，不能分開單獨使用。

3.條件運算符的結合方向是自右至左。

例如：

a>b?a:c>d?c:d應理解為

a>b?a:(c>d?c:d)這也就是條件表達式嵌套的情形，即其中的表達式3又是一個條件表達式。

逗號運算符該運算符是一個雙目運算符，它的優(yōu)先級最低。該運算符的功能是用來將多個表達式連成一個表達式，起到一個表達式的作用。含義：先計算第一個式子，再計算第二個式子，……，整個計算式的結果為最后一個計算式的結果。如：x=a+b,y=c+d,z=x+y;等價于：z=a+b+c+d;#include<iostream.h>voidmain(){inta=5;a=3*5+a++,a*4,++a; cout<<"a="<<a<<endl;}運行結果：a=22注：a=3*5+(a++)的值為21。a=3*5+(++a)的值為21。a=3*5+(++a),a*4,++a;結果：a=22注：若定義inty，y=3*5+a++的值為20。y=3*5+(++a)的值為21。#include<iostream.h>voidmain(){inta=5;3*5+a++,a*4,++a; cout<<"a="<<a<<endl;}運行結果：a=7#include<iostream.h>voidmain(){inta=5;3*5+a,a*4,++a; cout<<"a="<<a<<endl;}運行結果：a=6#include<iostream.h>voidmain(){inta=5;3*5,a*4,++a; cout<<"a="<<a<<endl;}運行結果：a=6

sizeof運算符,測試類型名所表示類型長度，或表達式所占用字節(jié)數。

sizeof(類型說明符/表達式）

inta;

sizeof(a)=4;sizeof(100)=4;

sizeof(‘a’)=1;

sizeof(double)=8;C++表達式

用運算符將操作對象連接起來就構成了表達式。表達式總是有值的。操作數是運算符的操作對象,可以是常量、變量、函數與表達式。常量、變量、函數本身就是簡單表達式,從一般意義上講,C語言中所有操作數都是表達式。復雜表達式由運算符連接簡單表達式形成。當一個表達式出現(xiàn)各種運算符時，要考慮運算符的優(yōu)先級和結合性。運算符的結合性體現(xiàn)了運算符對其操作數進行運算的方向，如果一個運算符對其操作數從左向右進行規(guī)定的運算，稱左結合，反之稱右結合。

C語言的表達式雖然來源于數學表達式,是數學表達式在計算機中的表示,但在書寫時應該注意遵循C語言表達式書寫的原則:(1)C語言的表達式只能采用線性的形式書寫。例如:①應寫成1.0/3+i+j*j*j。②應寫成（a+b）/（c+d）*e+f。

(2)C語言的表達式只能使用C語言中合法的運算符和操作數,對有些操作必須調用庫函數完成,而且運算符不能省略。例如:①πr2應寫成3.14159*r*r。②應寫成1.0/2*a*b*sin（alph）。③|x－y|應寫成fabs（x－y）。④y+2X應寫成y+pow（2,x）。

C語言表達式種類很多,有多種分類方法。我們一般依據運算的特征將表達式分為:①算術表達式,如a+b*2.0-3.0/5.0。②關系表達式,如x>=y,關系表達式可以認為是邏輯表達式的特殊情況。其值為邏輯值。③邏輯表達式,如（x>=2）&&（x<=8）其值為邏輯值④賦值表達式,如a=b=c=1。⑤條件表達式,如（a>b）?a:b。⑥逗號表達式,如a=2,b=a*a,c=sqrt（b）。

一般講相應的運算只有相應類型的數據才能進行,不同類型數據進行運算時,要進行類型轉換。類型轉換有自動轉換（又稱隱含轉換）與強制轉換兩種方式。

1、隱式轉換。

一般算術轉換

隱式轉換由系統(tǒng)自動完成,在不同類型數值型數據間的混合運算時完成。目的:將短的數擴展為機器處理的長度,使運算符

兩端有相同的類型。轉換的規(guī)則如圖3-1所示。int→usigned→long→double↑↑short,charfloat例floatx=1.3;inta=10;cout<<x/a;類型轉換

縱向箭頭方向表示必定要進行的轉換,如short型、char型數據必定先轉換成int型,再進行運算。又如兩個float型數參加運算，雖然它們類型相同，但仍要先轉換成double型再進行運算，結果亦為double型。

橫向箭頭方向表示當運算符兩邊的操作數為不同類型時的轉換，箭頭方向表示類型自動轉換的方向。由低向高轉換,這種轉換是一種保值映射,在轉換中數據的精度不受損失。如一個long型數據與一個int型數據一起運算，需要先將int型數據轉換為long型，然后兩者再進行運算，結果為long型。所有這些轉換都是由系統(tǒng)自動進行的，使用時只需了解結果的類型即可。賦值表達式中，右值表達式的類型隱式轉換為左值的類型。(具有強制性)在被調用函數帶有返回值時，將return后面的表達式類型轉換為函數類型如：inta;doubled=12.3; a=d;注：任一種賦值運算，其賦值號或復合賦值號左邊必須是一個左值。左值：是指具有對應的可由用戶訪問的存儲單元，并且能夠由用戶改變其值的量。如“變量”就是一個左值，而一個“字面常量”不是。右值：不是左值的量被稱為右值。

注：后兩種轉換是不安全的，因為數據的精度受到損失。

2.顯式轉換。

用強制類型轉換運算符將一個類型的變量強制轉換為另一種類型。一般形式:(<類型標識符>)表達式或〈類型標識符〉(〈表達式〉)含義：將表達式的類型強制轉換成類型名指定的類型。doubled=21.83;inta;a=(int)d;//或a=int(d);將表達式d的值強制轉換成整型,注：強制類型轉換在將高類型轉換為低類型時,數據精度受損,。對一個變量進行強制轉換后,原變量的類型不變,只是得到一個新類型的數據或變量。例：表達式計算。

(1)floatx=2.5,y=4.7;inta=7;計算x+a%3*（int）（x+y)%2/4⑦①④③②⑤⑥①a%3等于1。②x+y等于7.2。③（int）（x+y）等于7。④a%3*（int）（x+y）等于7。⑤a%3*（int）（x+y）%2等于1。⑥a%3*（int）（x+y）%2/4等于0。

⑦x+a%3*（int）（x+y）%2/4等于2.5+0,結果為2.5。(2)inta=2,b=3;floatx=3.5,y=2.5;計算（float）（a+b）/2+（int）x%（int）y②①③⑦④⑥⑤①a+b等于5。②（float）（a+b）等于5.0,強制轉換成float型。③（float）（a+b）/2等于5.0/2.0,結果為2.5。④（int）x等于3,強制轉換成int型。⑤（int）y等于2,強制轉換成int型。⑥（int）x%（int）y等于1。⑦（float）（a+b）/2+（int）x%（int）y等于2.5+1.0,結果為3.5（雙精度型）。

(3)inti=3;floatf=1.0;doubled=2.3;計算10+′a′+i*f-d①③②④①′a′轉換成97,10+′a′等于107。②i,f轉換成雙精度型,i*f等于3.0。③107轉換成雙精度型,10+′a′+i*f等于110.0。④10+′a′+i*f-d等于107.7。在C++中，將數據從一個對象到另一個對象的流動抽象為“流”，輸入和輸出是由I/O流來實現(xiàn)的。1.輸入與輸出1）輸入

在C++中，鍵盤輸入格式如下：cin>>表達式>>表達式…例如：inta,b,c;cin>>a>>b>>c;

若輸入123 a=?,b=?,c=?2）輸出

在C++中，鍵盤輸出格式如下：cout<<表達式<<表達式…例如：inta(1),b(1),c(1);

cout<<”a=“<<a<<“b=“<<b<<“c=“<<c<<endl;

輸出為：a=1b=1c=12.簡單的I/O控制格式

略注意：要包含頭文件#include<iostream.h>

#include"iostream.h"voidmain(){inta; a=123+3.2e2-3.6/6-6/8; cout<<a<<endl; doubleb; b=123+3.2e2-3.6/6-6/8; cout<<b<<endl; intc=7,d=4; a=c---++d; cout<<c<<','<<d<<','<<a<<endl;}結果：442442.46，5，2例2：#include"iostream.h"voidmain(){charc1('k'),c2('p'); intn=c1>c2; cout<<n<<endl;