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初始化/赋值

• 字面值：真实的数，1，5，10等
• 初始化比赋值多的操作：
  • 开辟内存空间
    • int x=10 对应 mov DWORD PTR [rbp-4] , 10
  • 把标识符与内存空间对应起来
    • x = y 对应
      • mov eax, DWORD PTR //[rbp-8] 这里[rbp-8]和y对应,读出y放到寄存器中
      • mov DWORD PTR [rbp-4], eax
      • eax 寄存器

• 值和对象都有类型
  • 字面值也有类型
• 初始化/赋值可能涉及到类型转换
  • int x=10.5 //10.5是浮点数，在保存的时候只保存10
    • mov DWORD PTR [rbp-4],10

类型详述

类型是编译器的概念，可执行程序中不存在类型概念

• 上图，汇编中没有int等类型
• C++强类型语言，在编译的时候时刻和类型打交道，编译后就没有类型了
• 类型：表示数值的含义及如何解析，更好的描述程序，防止误用
  • 内存大小（sizeof），
    • 不同编译环境大小可能不一致，
    • 64位机器，处理64位更容易，那么int对应的位数不一样
  • 取值空间(std::numrilc_limits获取取值空间，头文件limits），超过取值空间会溢出
    • 
    • int, 4byte，32bit，取值个数
    • 超过取值空间会溢出，上溢出到最小值，下溢出到最大值

• 对齐信息
  • int x= 0, 开辟8000-8003字节保存x，而不是7999-8002
  • CPU从内存中读写过程中先经过cash。读写单位为cash line，cat coherency_line_size可以获取到cash line 大小
    • 如果x的对齐不好，存储在7999-8002，那么cpu要读取（8000-64）~ 7999，8000-8064两次读取，再拼接
    • alignof(int) 获取到int类型的对齐信息
    • 对齐信息对结构体大小产生影响

• 描述可以执行的操作，加减乘除或者自定义的操作等
  • 类型可以划分为基本类型和复杂类型
• 基本（内建）类型
  • 字符类型：char,wchar_t,char16_t,char32_t
    • char 一般用于表示ASCII编码，刚好256个字符/UTF8编码
    • wchar_t 宽字节类型
    • 用char32_t表示最全的字符集UNIcode
  • 整数类型：
    • 带符号整数：int,short ,long,long long，不同类型尺寸不一样，分别4，2，8，8，不同环境不一样，有些环境long long,与long尺寸不一样
    • 无符号整数：unsigned + 带符号整数类型
    • 浮点类型：float,double,long double
      • 可以表示小数
  • void
• 复杂类型：由基本类型组合，变种所产生的类型，可能是标准库引入，或自定义类型

  字面值

• 在程序中直接表示为一个具体数值或字符串的值
• 每个字面值都有其类型
  • 整数字面值：20（十进制），024（八进制），0x14（十六进制）——int型
  • 浮点数：1.3,1e8 ——double型
  • 字符字面值：’c’,’\n’,’\x4d’ ——char型
  • 字符串字面值：”Hello” ——char[6]型，双引号，后面有’\0’，结束符
  • 布尔字面值：true,false ——bool型
  • 指针字面值：nullptr ——nullptr_t 型
• 可以在字面值加前缀或者后缀改变类型
  • 1.3（double）—— 1.3f (float型)
  • 2（int型）—— 2ULL（unsigned long long 型）
• 可以引入自定义后缀改变字面值类型，输入参数类型仅限如下图。应用：定义时间，kg，g等单位

变量

• 对应了一段存储空间，可以改变其中内容
• 变量的类型在其首次声明（定义）时指定
  • int x:定义一个变量x，其类型为int
  • 变量声明与定义的区别：extern前缀，无前缀，全局变量定义，有前缀为声明
• 变量的初始化与赋值
  • 初始化：在构造变量时赋予的初始值
    • 缺省初始化
      • 在函数内部，局部变量，未初始化的值为随机值。
        • 构造成本高，函数被调用次数可能很多
      • 在函数外部，全剧变量，未初始化的变量为0。
        • 构造成本低，只初始化一次
    • 直接/拷贝初始化
      • int x = 10;拷贝初始化
      • 直接初始化
        • int x(10); ()是调用了类型的构造函数初始化，对于内置类型来说，编译器有默认的构造函数
        • int x{10}; {}c++11支持，列表初始化。如果提供的值又无法用来列表初始化，则调用构造函数
      • 注意：extern的全局变量加上初始化后就从声明变为了定义，会出现重定义错误
    • 其他初始化
  • 赋值：修改变量所保存的数值

（隐式）类型转换

• 为变量赋值时可能涉及到的转换：
  • bool与整数之间的转换：
  • 浮点数和整数之间的类型转换：
• 隐式类型转换不只发生在赋值时
  • if判断：if(3)，3转为bool值
  • 数值比较：(x<y)，转为bool值,
    • 无符号数和带符号数做比较时，把带符号数转为无符号数，如下，输出0
    • std::cmp_XXX(c++20)可以避免上述情况
• 提升转换：小内存类型转为大内存类型，无结果差异
• 压缩转换：精度损失
• unsigned int -> int 会发生数值变化,

复合类性：从指针到引用

指针：一种间接类型

• 特点
  • 指向不同的对象
    • int x,y;
    • int* p = &x;
    • p = &y;
  • 具有相同的尺寸
    • 所有指针都是8个字节,不同类型的指针尺寸仍相同
    • 指针保存地址，64位机，内存最大为2^64,所以保存地址需要64bit，即8字节
• 相关操作
  • &：取地址操作符，得到内存空间地址对应的值，
    • 通常将地址赋值给指针
    • 注意，需要有地址，变量有地址，字面值（右值）无地址
  • *：解引用操作符，
    • 访问指针保存的首地址，到对应首地址，读取数据
    • 指针类型决定读取连续多长内存中的数据
• 指针缺省初始化
  • 在函数内局部的，是随机的
  • 在全局，值为0，地址0不能解引用，崩溃
  • 缺省初始化指向的内存不一定存在
  • int *p = NULL/0, 更安全，能报出错误
    • 拷贝初始化，存在类型转换，危险。函数重载，
      • void fun(int ) void fun(int), fun(0) fun(p),两者调用不同fun,对于int *p = 0,导致行为不同
      • nullptr不能隐式转换为0，fun(nullptr)调用fun(int *),不会导致行为不同，程序更稳定
  • 注意：指针初始化尽量为 int* p = nullptr;
• 指针的定义
  • int* p = &val;
  • int* p = nullptr;
• 关于nullptr
  • 一个特殊的对象，类型（nullptr_t）,表示空指针
  • 类似于C中的NULL，但更加安全
• 指针与bool的隐式转换：
  • 非空指针可以转换为true；
  • 空指针转为false
• 指针的主要操作：
  • 解引用： *p
  • 增加: p = p+1, 指向的位置移动到地址下一个，实际地址移动一个int（类型）长度，4
  • 减少：p=p-1,指向的位置移动到地址上一个，实际地址移动一个int（类型）长度，4
  • 判等：判断两个指针是否相等
  • 比较大小，只在数组中用。在栈里分配，内存按先后顺序，在堆里分配，内存无先后顺序
• void *指针
  • 没有记录对象的尺寸信息，可以保存任意地址
  • 支持判等操作，不支持加减
  • 可以转为任意类型指针，也可以由任意类型指针转为void*，但是丢掉了对象的尺寸信息（类型）
  • 
• 指针的指针
  • int** pp = &p;
• 指针VS对象，为间接引用。
  • 对于自定义的较大的对象，复制操作比较慢，指针减小传输
  • 对于不支持复制的对象（独占内存的对象），使用指针
  • 指针读写成本高，两次地址访问
  • 作为函数参数传入，可以修改指针所指地址内的值
  • 
• 指针的问题
  • 可以为空
  • 地址信息可能非法
  • 解决方案：引用

    引用

常量类型和常量表达式

• 常量表达式：const,只能读不能写
  • 编译期
    • 防止非法操作：写操作
    • 优化程序逻辑：int y = (const)x + 1; const是常量，在编译的时候直接给出y的值
• 常量指针与顶层常量
  • 底层（指针的内容）常量：const int ptr/ const出现在的左边：表示指针指向 const int类型
  • 顶层（指针）常量：int const ptr： 指针对象不能修改，const出现在右边，表示指针类型为const
  • 常量指针可以指向变量
• 常量引用
  • 可以绑定变量
  • 可读不可写
  • 主要用于函数形参：使用引用避免传参拷贝
    • 对于小的内部类型（int,bool）等，直接使用拷贝传参更合适，解引用费时且地址大小可能小于类型大小
  • 可以绑定字面值
  • 不可修改绑定对象

• 常量表达式

  • 编译期常量：优化编译，
  • 使用constexpr声明，c++11
    • constexpr int y2 = 3
      • y2类型为const int
      • constexpr只为了让编译期识别为编译期常量
    • constexpr const int* ptr = nullptr;
      • ptr类型为 const int* const
      • constexpr修饰ptr为常量指针

        类型别名与类型的自动推导

        类型别名，

        引入特殊的含义或便于使用

• （如：size_t）

  • 用于不同系统的代码移植
  • int32_t,int64_t,即使在不同系统上，也能够保证字节数不变，具体是哪种类型的别名和系统相关

    两种引入类型别名的方式

• typedef int MyInt

  • 数组的类型别名：typedef char MyCharArr[4]，不直观
• using MyInt = int;(C++11)
  • using MyCharArr = char[4]，更直观

• 类型别名与指针，引用的关系

  • using IntPtr = int*
    • const IntPtr ptr = &x,此处const修饰指针，修饰整个类型别名，表示顶层常量
  • 不能使用类型别名构造引用的引用,以下两个相等
    • using RefInt = int&
    • using RefRefInt = RefInt&

      类型的自动推导

• auto,需要有初始化表达式

• 常见形式
  • auto:常用形式，但会类型退化
    • int x1 = 3; int& ref = x; auto ref2 = ref
      • 这里ref2类型退化为int，而非int&
  • auto& 可以避免退化
    • const int x=3; auto y=x;其中y退化为int,x作为右值，变为int
    • const int x=3; auto& y=x; 其中y为const int&
  • const auto/constexpr auto:推导出的是常量/常量表达式类型
  • decltype(exp):
    • 对于右值，返回exp表达式的类型,不会引入类型退化
      • decltype(3.5+15l) x = 3.5+15l;
    • 对左值表达式,表达式不只有名称，自动加引用
      • int x=3;int* ptr =&x
        • decltype(*ptr) int&
        • decltype(ptr) int*
        • decltype(x) int -> x 左值表达式，但只有名称
        • decltype((x)) int& -> (x) 左值表达式，且不止有一个名称
      • const int& y = x;
        • decltype(y) int&
    • decltype(auto) (C++14)
      • auto x = 3.5 + 15l;
    • concept auto (C++20),某些类型的共同特征

      域与对象的生命周期

      

      TODO:List构建的生命周期，指向指针，指针被销毁后，list内存内是否还存在