C++ Primer（第五版）读书笔记 & 习题解答 --- Chapter 2

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Chapter 2.1

1. 数据类型决定了程序中数据和操作的意义。

2. C++定义了一套基本数据类型，其中包括算术类型和一个名为void的特殊类型。算术类型包含了字符、整型、布尔值以及浮点数。void无值也无操作，我们不能定义一个void类型的变量。

3. 算术类型的尺寸，也就是该类型所占的比特数，在不同机器上有所差别。下表列出了C++标准规定的最小尺寸，同时允许编译器赋予这些类型更大的尺寸：

由于比特数的不同，一个类型所能表达的最大（最小）值也是不同的。

4. C++语言规定，一个int至少和一个short一样大，一个long至少和一个int一样大，一个long long至少和一个long一样大。

5. 基本字符类型是char，一个char的尺寸应确保可以存放机器基本字符集中任意字符对应的数字值，也就是说，一个char的尺寸和一个机器字节相同。

6. 其他字符类型，如wchar_t、char16_t、char32_t用于扩展字符集。wchar_t类型确保可以存放机器最大扩展字符集中的任意一个字符。char16_t和char32_t用于Unicode字符集（Unicode是用于表示所有自然语言中字符的标准）。

7. 计算机以比特序列存储数据。大多数计算机以2的整数次幂个比特作为块来处理内存，可寻址的最小内存块称为“字节”。在C++语言中，一个字节要至少能容纳机器基本字符集中的字符。存储的基本单元称为“字”，通常由几个字节组成。大多数机器的字节由8比特构成，字则由32比特或64比特构成。

8. 大多数计算机将内存中的每个字节与一个数字（被称为地址）关联起来。我们能够使用某个地址来表示从这个地址开始的大小不同的比特串。为了赋予内存中某个地址明确的含义，必须首先知道存储在该地址的数据的类型。类型决定了数据所占的比特数以及该如何解释这些比特的内容。

9. 除去布尔型和扩展的字符型之外，其他整型可以划分为带符号的和无符号的。字符型与其他整型不同，被分为三种：char、unsigned char和signed char。尽管有三种，但是其表现形式仍就只有两种：带符号的和无符号的。类型char会表现为signed char还是unsigned char是由编译器决定的。

10. 无符号类型中所有比特都用来存储值。对于有符号类型，C++标准并没有规定应如何表示，但是约定了在表示范围内正值和负值应该均匀分布。

11. 下面是选择使用哪种类型的一些有用的准则： 

12. 当在程序的某处我们使用了一种类型而对象应该取另一种类型时，程序会自动进行类型转换：

bool b = 42;             // b为真
int i = b;               // i的值为1
i = 3.14;                // i的值为3
double pi = i;           // pi的值为3.0
unsigned char c = -1;    // 假设char占8比特，c的值为255
signed char c2 = 256;    // 假设char占8比特，c2的值是未定义的

类型所能表示的值的范围决定了转换的过程：

20     // 十进制
024    // 八进制，以0开头
0x14   // 十六进制，以0x或0X开头

3.14159
3.14159E0
0.
0e0
.001

std::cout << "一个很长很长很长很长再长一点的字符串 "        
             "跨越了两行噢" << std::endl;

Chapter 2.2

1. C++中的每个变量都有其数据类型，数据类型决定着变量所占内存空间的大小和布局方式、该内存空间能够存储的值的范围、以及变量能参与的运算。

2. 当一次定义了两个或多个变量时，对象的名字随着定义也就马上可以使用了。因此，在同一条定义语句中，可以用先定义的变量值去初始化后定义的其他变量：

double price = 109.99, discount = price * 0.16;

3. 初始化与赋值是两个完全不同的操作。初始化的含义是创建变量时赋予其一个初始值。而赋值的含义是把对象的当前值擦除，用一个新值来替代。

4. 在C++11标准中，可以用花括号来初始化变量，这种初始化形式被称为列表初始化：

int units_sold = {0};
int units_sold{0};

当列表初始化用于内置类型的变量时，有一个重要特点：如果初始值存在丢失信息的风险，则编译器会报错：

long double ld = 3.1415926536;
int a{ld}, b = {ld};  // 编译错误：存在丢失信息的风险
int c(ld), d = ld;    // 编译正确：但值被截断了

5. 如果定义变量时没有指定初始值，则变量会默认初始化：

6. 变量声明规定了变量的类型和名字，在这一点上定义与之相同。但除此之外，定义还申请存储空间，并且可能会为变量赋一个初始值。

7. 声明一个变量而非定义它，就在变量名前添加关键字extern：

extern int i;  // 声明
int j;            // 定义

8. 任何包含了显示初始化的声明即成为定义。因此，extern语句如果包含初始值也就不再是声明了：

extern double pi = 3.1416;  // 定义

在函数体内部，如果试图初始化一个由extern关键字标记的变量，将引发错误。

9. 变量能且只能被定义一次，但是可以被多次声明。

10. C++中的作用域有如下几级：

11. 作用域能彼此包含，被包含的作用域称为内层作用域，包含着别的作用域的作用域称为外层作用域。作用域中一旦声明了某个名字，它所嵌套着的所有作用域都能访问该名字。同时，允许在内层作用域中重新定义外层作用域已有的名字。

Chapter 2.3

1. 我们无法令引用重新绑定到另外一个对象，因此引用必须初始化。

2. 引用并非对象，它只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字。因为引用本身不是一个对象，所以不能定义引用的引用。

3. 引用只能绑定在对象上，而不能与字面值或某个表达式的计算结果绑定在一起。

4. 指针与引用相比有几个不同点：其一，指针本身就是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，而且在指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象。其二，指针无须在定义时赋初值。

5. 和其他内置类型一样，在块作用域内定义的指针如果没有被初始化，也将拥有一个不确定的值。

6. 因为引用不是对象，没有实际地址，所以不能定义指向引用的指针。

7. 指针存储的值可以是以下四种状态之一：

8. C++11引入了nullptr，可以初始化一个指针，表示空指针。它是一种特殊类型的字面值，可以被转换成任意其他的指针类型。

9. void*是一种特殊的指针类型，可用于存放任意对象的地址。

10. 变量的定义包括一个基本数据类型和一组声明符。在同一条定义语句中，虽然基本数据类型只有一个，但是声明符的形式却可以不同：

// i是一个int类型的变量，p是一个int类型的指针，r是一个int类型的引用
int i = 0, *p = &i, &r = i;

11. 指针是对象，所以存在对指针的引用：

int i = 42;
int *p = nullptr;
int *&r = p;  // r是一个对指针p的引用
r = &i;       // r引用了指针p，所以就是令p存放i的地址
*r = 0;       // r引用了指针p，所以就是解引用指针p，得到i，将i的值改为0

Chapter 2.4

1. 引用的类型必须与其所引用对象的类型一致，但是有两个例外。第一个就是在初始化常量引用时允许用任意表达式作为初始值，只要该表达式的结果能转换成引用的类型即可。特别是，允许为一个常量引用绑定非常量的对象、字面值，甚至是一个表达式：

int i = 42;
const int &r1 = i;
const int &r2 = 42;
const int &r3 = r1 * 2;

double d = 3.14;
const int &r4 = d;

2. 指针的类型必须与其所指对象的类型一致，但是有两个例外。第一个就是允许令一个指向常量的指针指向一个非常量对象：

double dval = 3.14;
const double *ptr = &dval;

3. 我们使用名词顶层const（top-level const）表示一个对象本身是常量，顶层const对任何数据类型都适用，如算术类型、类、指针等。而名词底层const（low-level const）用于指针或引用这些复合类型的基本类型，例如表示指针所指的对象是一个常量，引用所绑定的对象是一个常量。

int i = 0;
const int ci = 42;
i = ci;  // ci是顶层const，被忽略

int i = 0;
const int* const p = &i; // p3既是顶层const，又是底层const
int *p1 = p; // 错误：p包含底层const，但p1却没有
const int &r = i; // 正确：const int&可以绑定到普通int上，反之int&却不可以绑定到const int上

const int max_files = 20; // 常量表达式
const int limit = max_files + 1; // 常量表达式
int staff_size = 27; // 不是常量表达式
const int sz = get_size(); // 不是常量表达式

const int *p = nullptr; // p是一个指向整型常量的指针
constptr int *q = nullptr; // q是一个指向整型变量的常量指针

using MyInt = int;

using pstring = char*;
const pstring cstr = nullptr; // cstr是指向char的常量指针

const char *cstr = nullptr;

auto i = 0, *p = &i; // 正确：i是整数，p是整型指针
auto sz = 0, pi = 3.14; // 错误：sz和pi的类型不一致

int i = 0, &r = i;
auto a = r; // a是一个整数

const int ci = 42;
auto b = ci; // b是一个整数（ci的顶层const特性被忽略）
auto e = &ci; // e是一个指向整数常量的指针（对常量对象取地址是一种底层const）

const int ci = 42;
auto &r = ci; // r是一个常量引用

decltype(f()) sum = x;

const int ci = 0, &cj = ci;
decltype(ci) x = 0; // x的类型是const int
decltype(cj) y = x; // y的类型是const int&，绑定到x

int i = 42, *p = &i, &r = i;
decltype(r + 0) b; // b是int类型
decltype(*p) c; // 错误：c是int&类型，必须初始化

int i = 42;
decltype((i)) d = i; // d是int&

class CItem
{
    unsigned unitsSold = 0;
};

Exercises Section 2.1.3 

Q_1. Using escape sequences, write a program to print 2M followed by a newline. Modify the program to print 2, then a tab, then an M, followed by a newline.

A_1. 

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "2\115" << ‘\12‘;

    return 0;
}

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << ‘2‘ << ‘\t‘ << ‘\115‘ << ‘\n‘;

    return 0;
}

Exercises Section 2.3.2

Q_1. Write code to change the value of a pointer. Write code to change the value to which the pointer points.

A_1. 

#include <iostream>

int main()
{
    int value = 0;
    int *pValue = &value;

    // 更改指针所指对象的值
    *pValue = 100;

    // 更改指针的值
    pValue = nullptr;

    return 0;
}

Exercises Section 2.4.4 

Q_1. Is the following code legal or not? If not, how might you make it legal?

A_1. 

int null = 0, *p = null; // 非法，不能用整型变量null来初始化指向整型变量的指针p

// 修正：
int null = 0, *p = &null;

C++ Primer（第五版）读书笔记 & 习题解答 --- Chapter 2

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