C++筆記-變數

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C-Cpp

變數概論

當我們要進行複雜運算時，變數成為很重要的東西，你可以用變數儲存各種資料，讓電腦記住它。

要如何宣告一個變數？格式為 (變數型態) (變數名稱)，我們可以一次宣告很多變數： (型態) (名稱),(名稱),(名稱)...;

ex: int a,b,c;

要注意的是，變數的名稱在同作用範圍下不可重複，只能為英數字、底線(_)、開頭不可為數字、且不能是C++裡面已經定義的名稱(ex:int, char, double, long…)

變數型態：

根據型態的不同，儲存所需容量也會不同，依照平台而有所差異，如果想知道該型態佔了多少空間，可以使用 sizeof()，以下所提的空間都是在多數 32 位元機器上佔有空間

一、整數 integer

每種整數資料型態都會有一定的值域，若超過的話會發生溢位，使得答案出錯而 signed/unsigned 表示型態含不含符號，而負數前面都會有一個 “-” ，因此當型態為 unsigned 時，是將所有負值的空間加到正值，讓正值值域更大

型態	空間	範圍	描述
short/short int	2 Bytes	-2^15~2^15-1	短整數
unsigned short/unsigned short int	2 Bytes	0~2^16-1	無符號短整數
int/long int/signed/signed long int/long	4 Bytes	-2^31~2^31-1	整數
unsigned int/unsigned long int/unsigned	4 Bytes	0~2^32-1	無符號整數
long long/long long int	8 Bytes	-2^63~2^63-1	長整數
unsigned long long/unsigned long long int	8 Bytes	0~2^64-1	無符號長整數

二、浮點數 float

就是有小數點的變數

型態	空間	範圍	描述
float	4 Bytes	-3.4E38~3.4E38	單精度浮點數
double/long double	8 Bytes	-1.7E308~1.7E308	倍精度浮點數

建議用double為主，因為double在計算上的精準度比float來得高很多。

三、字串與字元 string and character

用來儲存文字的東西

型態	空間	範圍	描述
char	1 Bytes	0~277	字元
string	不定	每個0~277	字串

string 其實可以說是字元的組合，也就是很多個字元，之後會在講陣列/字串操作時提到。

四、布林值 boolean

用來判斷條件的變數

型態	空間	範圍	描述
bool	1 Bytes	0/1、true/false	布林值

它只能存true(真)或者false(假)，通常用於判斷條件的成立

作用範圍 Scope

我們可以將變數的作用範圍分為 全域性變數、區域性變數、靜態變數、常數

定義：

全域性變數：在程式任何地方都可以調用
區域性變數：在特定的記憶體範圍中可以調用
靜態變數：宣告之後可作為全域性變數使用
常數：宣告之後不可再更動其值

看看這個程式碼：

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#include<iostream>
using namespace std;
const int s=0; //s是常數，如果在程式的某個地方修改它的值，會報錯
int a; // a是全域變數，可以在f函式也可以在main裡使用
int f(){
	return 1;
}
int main(){
	static int b; //b是靜態變數，可以拿到main函式以外的地方使用
	int c;// c是區域變數，只能在main裡用
	return 0;
}

我們程式是由上往下讀的，因此如果在上面程式碼中的 f 函式、main 函式中間再加一個變數 m，則這個變數只能在 m 下面的程式中也就是 main 函式中調用。

溢值 Value Overflow

試試這支有 bug 的乘法程式，看看它有沒有符合想要的結果：

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#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a = 100000;
    int b = 400000;
    int mul = a*b;
    cout << mul;//輸出 40000000000
    return 0;
}

這是因為 int 只能儲存 $-2147483647\sim2147483647$ 範圍的值，如果超出範圍，會造成不可預期的結果。

參考：C++筆記-未定義行為

強制轉換類型

C++具有任意強制轉換變數型態的方法，分成隱式轉換跟強制轉換，兩者差別在前者是由編譯器自動轉換，後者由程式設計師強制轉型

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int a = 7;
double b = 1.2;
int c = a*b;

在這支程式中，編譯器會先把整數a轉成浮點數(小轉大)，計算完後，把結果轉成整數(大轉小)直接去掉小數點後的值再賦值給 c ，最後 c 會是 8，這就是隱式轉換。

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int a = 7;
double b = 1.2;
cout << a*(int)b;

這次在 b 前面加了(int)，是將 b 先轉成整數再進行運算輸出，此為強制轉換。

除法運算

考慮以下程式片段

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int a = 3;
int b = 10;
double c = a/b;
cout << a/b << ' ' << c;

將得到輸出為 0 0，在C/C++對int除法時，需特別注意結果只會是商數 $0$ 而不會出現 $0.3$，直接去掉小數點，此為截斷取整，或稱向零取整。

而在一些其他語言(例如Python)的整數除法是向下取整，即 -10 / 3 在數學上結果是-3.333…，在C++中會得到 -3，若是向下取整會得到 -4

此部分常是程式設計上一大陷阱，若遇到除法、模運算(取餘)應注意是否需先轉換成浮點數型態。