《第二章-内功筑基》 C++修炼生涯笔记（基础篇）数据类型与运算符

一、数据类型 

以下是C++数据类型与运算符的详解，结合表格和说明呈现：

1. 基本数据类型

类型	大小 (字节)	取值范围	示例
bool	1	true / false	bool flag = true;
char	1	-128127 或 0255	char c = 'A';
signed char	1	-128~127	signed char sc = -10;
unsigned char	1	0~255	unsigned char uc = 200;
short	2	-32,768~32,767	short s = 100;
int	4 (通常)	-2³¹ ~ 2³¹-1	int i = -5000;
long	4 或 8	-2³¹ ~ 2³¹-1 或 -2⁶³~2⁶³-1	long l = 100000;
long long	8	-2⁶³ ~ 2⁶³-1	long long ll = 1e18;
float	4	±3.4e-38 ~ ±3.4e38	float f = 3.14f;
double	8	±1.7e-308 ~ ±1.7e308	double d = 2.71828;
void	-	无值	void func();

注意：

• 具体大小取决于编译器和操作系统（如 int 在16位系统中为2字节）。
• C++11新增：char16_t (2字节), char32_t (4字节) 用于Unicode。

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2. 派生数据类型

类型	描述	示例
指针	存储内存地址	int* p = &i;
数组	同类型元素的集合	int arr[5] = {1,2,3};
引用	变量的别名（必须初始化）	int& ref = i;
结构体	用户自定义的复合数据类型	struct Point { int x,y; };
类	面向对象的核心	class Student { ... };
枚举	命名整数常量集合	enum Color {RED, GREEN};
联合体	共享内存的不同类型成员	union Data { int i; float f; };

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二、C++ 运算符

1. 算术运算符

运算符	功能	示例	结果
+	加法	3 + 2	5
-	减法	5 - 3	2
*	乘法	4 * 5	20
/	除法	10 / 3	3 (整数除)
%	取模	10 % 3	1
++	自增	int a=5; a++;	a=6
--	自减	int b=4; --b;	b=3

注意：

• 整数除法会截断小数部分（10/3=3）。
• 自增/自减分前置（先计算后赋值）和后置（先赋值后计算）。

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2. 关系运算符

运算符	含义	示例	结果
==	等于	5 == 3	false
!=	不等于	5 != 3	true
>	大于	5 > 3	true
<	小于	5 < 3	false
>=	大于等于	5 >= 5	true
<=	小于等于	4 <= 3	false

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3. 逻辑运算符

运算符	功能	示例	结果
&&	逻辑与	(5>3) && (2<1)	false
`\	\	`	逻辑或
!	逻辑非	!(5>3)	false

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4. 位运算符

运算符	功能	示例	结果（二进制）
&	按位与	5 & 3 (101 & 011)	001 (1)
`\	`	按位或	`5 \
^	按位异或	5 ^ 3	110 (6)
~	取反	~5	补码形式（如 -6）
<<	左移	5 << 1	1010 (10)
>>	右移	5 >> 1	10 (2)

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5. 赋值运算符

运算符	等价形式	示例	效果
=	-	a = 5;	赋值
+=	a = a + b	a += 3;	加后赋值
-=	a = a - b	a -= 2;	减后赋值
*=	a = a * b	a *= 4;	乘后赋值
/=	a = a / b	a /= 2;	除后赋值
%=	a = a % b	a %= 3;	取模后赋值

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6. 特殊运算符

运算符	功能	示例
? :	三元条件运算符	int max = (a>b) ? a : b;
sizeof()	返回类型/对象大小	sizeof(int) → 4
,	逗号运算符（顺序求值）	a = (b=3, b+2); → a=5
::	作用域解析	std::cout
typeid()	获取类型信息	typeid(int).name() → "i"
dynamic_cast	安全向下转型	dynamic_cast(base_ptr)

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三、关键概念详解

1. 数据类型转换

转换类型	描述	示例
隐式转换	编译器自动进行	int i = 3.14; → i=3 (截断)
显式转换	强制类型转换	double d = (double)5/2; → d=2.5
C++风格转换	更安全的转换方式	static_cast(5)/2

2. 运算符优先级（部分）

优先级	运算符	结合性
1	:: (作用域)	左到右
2	++, --, sizeof, !, ~	右到左
3	*, /, %	左到右
4	+, -	左到右
5	<<, >>	左到右
6	<, <=, >, >=	左到右
7	==, !=	左到右
12	&&	左到右
13	`\	\
15	? :	右到左
16	=, +=, -= 等赋值运算符	右到左

口诀：
括号成员第一；全体单目第二；乘除余三，加减四；移位五，关系六；等与不等排第七；位与异或和位或；逻辑与或三二一。

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四、示例代码

#include 
using namespace std;

int main() {
    // 数据类型示例
    double pi = 3.14159;
    int truncated = static_cast(pi); // 显式转换: 3

    // 运算符综合
    int a = 10, b = 3;
    int mod = a % b;      // 取模: 1
    bool cmp = (a >= 10); // 比较: true
    int bitwise = a << 2; // 左移2位: 40

    // 三元运算符   也叫  三目运算符
    string result = (b > 0) ? "Positive" : "Negative";

    cout << "Mod: " << mod << "\nBitwise: " << bitwise << endl;
    return 0;
}

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五、避坑指南

1. 整数溢出：
   unsigned char c = 300; → 溢出（300 > 255），行为未定义！
2. 浮点精度陷阱：
   0.1 + 0.2 != 0.3（二进制浮点无法精确表示0.1）。
3. 指针野引用：
   int* p; *p = 10; → 未初始化的指针导致崩溃。
4. 运算符优先级混淆：
   int x = 5 + 3 * 2; → x=11（乘法优先级高于加法）。

掌握这些核心知识，相当于打通C++内功的“任督二脉”，后续修炼面向对象和模板等高级境界将事半功倍！