C 程序结构（下）

长沙7喜 2019-11-01

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在上一讲中，我们分析了一个基本C++程序的三个部分，并且用dev C++编写了第一个C++程序，然后编译运行。

1. #include<iostream>

3. using namespace std;

5. int main(){

6. int a,b,c;

7. cin>>a>>b;

8. c=a+b;

9. cout<<c;

10.}

但是，我们在程序运行检测中，发现程序不能支持大整数的加法，也不能支持小数的加法，为什么呢？

数据类型

上述问题，跟数据类型有关系。数据类型是程序的基础，它告诉我们数据的意义以及我们能在数据上执行的操作。C++语言支持广泛的数据类型。它定义了几种基本内置类型（如字符、整型、浮点数等），同时也为程序员提供了自定义数据类型的机制。这里，我们先认识两种基本的类型：整型和浮点型。

整型

整型，其实也是整数，C++中用int来标识。与数学上整数的概念不同的地方，计算机中的整型是一个有限的概念，数学上的整数是一个无穷的概念，不存在一个最大的整数，但是在C++中，int所能表示的整数是有一个范围的，在-2147483648至2147483647之间，超过这个范围，就不是int所能表示的了。当然，在C++中，关于整型的标识符可不止int一个，还有short，long long等。如果我们把整型比喻成一个物品类，比如衬衣，那么int就相当于衬衣中的中码，short就是小码，long long就是大码，当然还有加大码，不过现在这三个整型标识符就足够我们用了。记住，每个整型标识符（short、int、long long）的表示范围都是有限的。以下是关于整型更详细的范围介绍。

数据类型	定义标识符	占字节数	数值范围	数值范围
短整型	short [int]	2(16位)	-32768～32767	-2¹⁵～2¹⁵-1
整型	[long] int	4(32位)	-2147483648～2147483647	-2³¹～2³¹-1
长整型	long [int]	4(32位)	-2147483648～2147483647	-2³¹～2³¹-1
超长整型	long long [int]	8(64位)	-9223372036854775808～9223372036854775807	-2⁶³～2⁶³-1
无符号整型	unsigned [int]	2(16位)	0～65535	0～2¹⁶-1
无符号短整型	unsigned short [int]	2(16位)	0～65535	0～2¹⁶-1
无符号长整型	unsigned long [int]	4(32位)	0～4294967295	0～2³²-1
无符号超长整型	unsigned long long	8(64位)	0～18446744073709551615	0～2⁶⁴-1

认识整型概念了，我们要让我们的程序支持更大整数的加法，可以很容易的实现，如下图所示。但是，尽管改成了大码的整型long long，它也是有一个范围限制的。

1. #include<iostream>

2. using namespace std;

3. int main(){

4. long long a,b,c; //这里int改成了long long

5. cin>>a>>b;

6. c=a+b;

7. cout<<c;

8. }

浮点型

浮点型是用来表示小数的数据类型，在C++中浮点型的标识符有float、double和long double，这三个类型也好比衣服界的小码、中码、大码，表示的数据范围不同。具体范围如下：

数据类型	定义标识符	数值范围	占字节数	有效位数
单精度实型	float	-3.4E-38～3.4E+38	4(32位)	6～7位
双精度实型	double	-1.7E+308～1.7E+308	8(64位)	15～16位
长双精度实型	long double	-3.4E+4932～1.1E+4932	16(128位)	18～19位

表中的数值范围用的是科学计数法，如3.4E+38是指3.4*10³⁸

同理，认识浮点型后，我们也很容易将我们的程序改造成支持小数运算，方法如下：

1. #include<iostream>

2. using namespace std;

3. int main(){

4. double a,b,c; //这里将int类型改成了double类型

5. cin>>a>>b;

6. c=a+b;

7. cout<<c;

8. }

变量

其实数据类型，指的是一种规范，一种标准，好比我们说大码的衣服，指的是这件衣服领口的标准、袖长的标准，并没有具体指哪一件衣服，我们说整型int，指的是一个能够表示整数，且数据范围在-2147483648至2147483647之间的一种规范，并没有具体告诉程序怎样来存储这样的数据。

正如我们可以按照大码的尺寸来生产衣服一样，我们也可以按照int的标准来制定存储空间，这样所制定的存储空间，我们称为变量。变量提供一个具名的、可供程序操作的存储空间，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的内存空间大小、存储值的范围以及变量能参与的运算。声明变量的格式如下：

类型说明符变量名列表;

这里，我们举例来说明：

int a;

这句话的意思是告诉程序，我需要分配一个能装int类型数据的内存空间，并且给这个内存空间取名为a。这里的内存空间就像一个容器一样，它能装int类型的数据，同时也意味着它只能装整数，而且整数的范围在-2147483648至2147483647之间。简单的理解就是，变量是一种能装特定数据类型的容器，具体能装什么数据类型，在声明的时候就确定了。以下是更丰富的变量声明方式：

1. int sum; //分配一个能装int数据类型的内存空间，给它取名为sum

2. float price,cost,pay; //声明三个float类型的变量，分别取名为price,cost,pay

3. int a=5,b=10,c=1; //声明三个int类型的变量a、b、c,并且给它们赋初值

这里还需要特别强调的是，声明变量时，变量名是由我们自己取名的，取名的时候需要遵守以下规范：

C++的标识符（identifier）由字母、数字和下划线组成，其中必须以字母或下划线开头。
标识符的长度没有限制，但是对大小写字母敏感。
C++语言保留了一些名字供语言本身使用，这些名字不能被用作标识符。

练习：请指出下面的名字中哪些是非法的？

1. int double=3.14;

2. int _;

3. int catch-22;

4. int 1_or_2=1;

5. double Double=3.14;

往下看答案。

1. int double=3.14; //非法，double是数据类型关键字

2. int _; //合法，下划线开头,但不建议这样取变量名

3. int catch-22; //非法，包含非法字符‘-’,变量名只能是数字、字母和下划线

4. int 1_or_2=1; //非法，必须以字母和下划线开头

5. double Double=3.14; //合法，Double和double是不一样的，区分大小写

赋值语句

刚刚，我们说了变量是一个容器，可以往里面装数据，但是怎么装呢？这里就需要用到我们的赋值语句。赋值语句的作用就是将一个数据存储到变量中，赋值语句的一般形式：

变量=表达式; //不要漏了末尾的分号哦

在C++语言中，“=”作为赋值运算符，而不表示“等于”判断。赋值语句是由赋值表达式再加上分号构成的表达式语句。样例分析

1. a=3; //将数值3存储在左边的变量a中

2. b=4; //将数值4存储在左边的变量b中

3. c=a+b; //计算a+b的结果，将结果存储在左边的变量c中

注意，赋值运算符的左侧运算对象必须是一个变量。以下赋值语句是非法的。

1. 1024=k; //非法赋值，1024不能是变量名

2. i+j=k; //非法赋值,i+j不能是变量名

在进行赋值运算时，如果赋值运算符两边的数据类型不同，系统将会自动进行类型转换，即将赋值运算符右边的数据类型转换成左边的变量类型。当左边是整型而右边是实型时，将去掉小数部分并截取该整型对应的有效位数。如下程序所示：

1. #include<iostream>

2. using namespace std;

3. int main(){

4. int a=4;

5. float b=3.1415624;

6. a=b;

7. cout<<a<<endl;

8. }

输出语句

在了解了这么概念后，我们继续来看什么是输出语句。

1. #include<iostream> //引用头文件

2. using namespace std; //声明命名空间

3. int main(){ //主函数

4. int a,b,c; //声明三个int类型的变量，命名为a,b,c

5. cin>>a>>b;

6. c=a+b; //赋值语句，将a+b的结果存储到c变量中

7. cout<<c; //输出语句， (σﾟ∀ﾟ)σ..:*☆我是主角哦

8. }

一个程序可以没有输入，但不能没有输出（好吧，我说的是信息学竞赛的题目），我们辛辛苦苦编写一个程序，不就是让计算机计算之后告诉我们答案嘛。

在C++中，输出语句由cout和流插入运算符<<结合在一起使用，可向显示器屏幕输出数据，其基本格式如下：

cout<<表达式;

输出语句可以把表达式的值输出到屏幕上，该表达式可以是各种基本类型的常量、变量或者由它们组成的表达式。输出时，程序根据表达式的类型和数值大小，采用不同的默认格式输出，大多数情况下可满足要求。若要输出多个数据，可以连续使用流插入运算符。

以下是示例

1. #include<iostream>

2. using namespace std;

3. int main(){

4. double a,b,c;

5. a=3;

6. b=4;

7. c=3+4;

8. cout<<c; //输出变量的值

9. }

Cout的注意事项：

1．每当我们输出字符串常量的时候，必须用双引号把字符串引起来，以便将它和变量名明显的区分开来。下面两个语句是不同的：

1. cout << 'Hello' ; //打印字符串Hello到屏幕上

2. cout << Hello ; //把变量Hello存储的内容打印到屏幕上

2．必须注意，cout并不会自动在其输出内容的末尾加换行符，因此下面的语句：

cout << 'This is a sentence.' ;

cout << 'This is another sentence.' ;

将会有如下内容输出到屏幕：

This is a sentence.This is another sentence.

为了在输出中换行，可以用操作符endl（endline）来换行，例如：

cout << 'First sentence.' << endl;

cout << 'Second sentence.' << endl;

将会输出：

First sentence.

Second sentence.

练习：如何让我们两个数的加法输出结果更友好一些，比如输出结果如下

这里是参考代码：

1. #include<iostream>

2. using namespace std;

3. int main(){

4. int a,b,c;

5. cin>>a>>b;

6. c=a+b;

7. cout<<a<<'+'<<b<<'='<<c; //注意这一句

8. }

输入语句

我们来讲本节的最后一个内容，输入语句。

1. #include<iostream> //引用头文件

2. using namespace std; //声明命名空间

3. int main(){ //主函数

4. int a,b,c; //声明三个int类型的变量，命名为a,b,c

5. cin>>a>>b; //输出语句， (σﾟ∀ﾟ)σ..:*☆轮到我做主角了

6. c=a+b; //赋值语句，将a+b的结果存储到c变量中

7. cout<<c; //输出变量c的值

8. }

我们的程序用了输入语句，才能实现交互，也才能解决各种不同数据的问题。输入语句由cin和流读取运算符>>结合在一起使用，其功能是程序运行后遇到输入语句停留下来，从键盘读取数据并将其赋给“变量”。以下是输入语句的格式

cin>>变量1>>变量2>>变量3·······;

以下是示例：

以上代码编译运行后，遇到cin语句，程序暂停运行，等待用户输入数据。这时，用户需要输入和cin语句后面所接的变量个数相同，变量类型相同的数据，数据输入后，会依次赋值给变量。如下图所示，因为cin>>a>>b;这里有两个变量a和b，所以需要输入两个数值，因为a和b是整型，所以要求输入的数据类型是整型，数据输入结束后（按回车表示输入结束），34会赋值给变量a，26会赋值给变量b。