2.1节中介绍了int类型数据，又介绍了位数短的shot和位数长的long类型，本节主要介绍更多的整数类型

char

  • char: type for character, 8-bit integer indeed!
    • char是character的缩写，是个字符，本质上来讲，其是一个八位的整数
  • signed char: signed 8-bit integer，取值范围[-128, 127]
  • unsinged char: unsigned 8-bit integer，取值范围[0, 255] :::info char: either signed char or unsinged char ::: 由于char是整数，其也有有符号char和无符号char。 :::warning 在int类型中，编码时只写一个int，代表有符号整数 signed int；
    但是在char类型中，char 可不代表 signed char；不同平台不同，可能会导致bug，请谨慎选择 :::

char如何表示字符的呢？字符本身就是整数，它有编码。比如ASCII码

  1. // Use an 8-bit integer
  2. char c1 = 'P';
  3. char c2 = 80;
  4. char c3 = 0x50;

上述代码中的c1、c2 与 c3 变量的值是一样的。

如果是中文字符有很多个，用8位整数无法表示完全，所以我们需要更多的字节（2个字节16位，4个字节32位）表达，所以就有了char16 和 char32 类型。

  1. char16_t c = u'于';  //c++11
  2. char32_t c = U'于';  //c++11
  1. // char.cpp
  2. // g++ 2.4_char.cpp --std=c++11  && ./a.out
  3. #include <iostream>
  4. using namespace std;
  6. int main()
  7. {
  8.     char c1 = 'P';
  9.     char c2 = 80;
  10.     char c3 = 0x50;
  12.     char16_t c4 = u'于';
  13.     char32_t c5 = U'于';
  15.     cout << c1 << ":" << c2 << ":" << c3 << endl;  // 默认当作字符打印
  16.     cout << +c1 << ":" << +c2 << ":" << +c3 << endl;  // 在char变量前加上+，可以将其转成整数打印
  17.     cout << c4 << endl;
  18.     cout << c5 << endl;
  20.     return 0;
  21. }

我们可以用八位或者十六位或者三十二位的整数表达一个字符，本质来讲char还是整数类型

bool

  • A C++ keyword, but not a C keyword
    • 在JAVA中，bool和整数类型是完全两种不同的类型，不可相互转换；
    • 但是在C/C++中，可以将其看作整数类型
    • C语言中，没有规定bool是一种数据类型。
  • bool width: 1 byte (8 bits), NOT 1 bit!
    • 虽然理论上bool可以使用1bit就可以表示，但是由于计算机存储以字节为最小单位，所以不可能使用1bit给一个变量用，还是给8个位（一个字节）。
  • Value: true (1) or false (0)

What is the output?

  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  4. int main()
  5. {
  6.     bool b1 = true;
  7.     int i = b1;
  8.     bool b2 = -256;  // unrecommended conversion. the value of b is true
  9.     bool b2 = (-256 != 0); // better choice 
  11.     cout << "i=" << i << endl;
  12.     cout << "b1=" << b1 << endl;
  13.     cout << "b2=" << b2 << endl;
  14.     cout << true << endl;
  15.     return 0;
  16. }

bool类型的b1初始化为True，如果把b1赋值给int类型的i，编译器会自动隐式转换，不会有报错或者警告。
bool类型的b2初始化为-256，在类型转化的时候，只要不为0，总会转化成1。

前面提到在C中并没有定义bool数据类型，那么如何使用？

  1. //  1. Use typedef to create a type
  2. typedef char bool;
  3. #define true 1
  4. #define false 0
  6. //2. Defined in `stdbool.h` since C99
  7. #include <stdbool.h>

size_t

size_t 是整型，一般表达内存大小，或者元素的个数等等，是数数的。为什么要有一个专门的类型，而不使用int类型呢，因为：

  • Computer memory keeps increasing
  • 32-bit int was enough in the past to for data length, But now it is not.

过去，我们经常使用32位整数表示内存大小，即使使用无符号的int，32位全部用来表达长度，最大能表示2.2 More Integer Types - 图1大小的内存，也就是4GB。

size_t:

  • Unsigned integer：无符号整数
  • Type of the result of sizeof operator：同sizeof操作符返回的类型相同
  • Can store the maximum size of a theoretically possible object of any type。32-bit, or 64-bit
    • 当前系统支持多少位，它就会用多少位；如果系统32位，申请4GB以上的内存会出问题。

整数类型的位数表示混乱，C++11之后，引入了cstdint 头文件，定义了整数数据类型

  1. int8_t  // 8位有符号整数
  2. int16_t
  3. int32_t
  4. int64_t
  5. uint8_t    // 8位无符号整数
  6. uint16_t
  7. uint32_t
  8. uint64_t
  9. ...

前面提到，我们要特别谨慎overflow的情况，为了解决这个问题，提供了一些有用的宏

  1. INT8_MIN    // int8的最小值
  2. INT16_MIN
  3. INT32_MIN
  4. INT64_MIN
  5. INT8_MAX     // INT8的最大值
  6. INT16_MAX
  7. INT32_MAX
  8. INT64_MAX
  9. ...

如果想把输入的值转成8位整数，可以通过以上的宏来判断其是否在8位整数所能表达的范围内（最大、最小值）。

  1. // intmax.cpp
  2. #include <iostream>
  3. #include <cstdint>
  4. using namespace std;
  5. int main()
  6. {
  7.     cout << "INT8_MAX=" << INT8_MAX << endl;
  8. }

Choose appropriate integer types

  • Wider integers consume more memory, and slower sometimes
    • 位数过宽，会耗费大量内存存储数据，

char(byte) is widely used for image pixels
Choose a data type carefully, and consider all possibilities (short for wide dynamic range images)
image.png
图像一般使用char或者byte来存储，如果用int类型存储，其所需要的存储空间更大，还需要乘4倍，如果采用long，就会乘8。

选择合适的数据类型，特别对于数据存储时。