第二章 变量和基本类型

练习2.1

类型 int、long、long long 和 short 的区别是什么？无符号类型和带符号类型的区别是什么？float 和 double的区别是什么？

解：

C++ 规定 short 和 int 至少16位，long 至少32位，long long 至少64位。 带符号类型能够表示正数、负数和 0 ，而无符号类型只能够表示 0 和正整数。

练习2.2

计算按揭贷款时，对于利率、本金和付款分别应选择何种数据类型？说明你的理由。

解：

使用double。需要进行浮点计算。

练习2.3

读程序写结果。

  1. unsigned u = 10, u2 = 42;
  2. std::cout << u2 - u << std::endl;
  3. std::cout << u - u2 << std::endl;
  4. int i = 10, i2 = 42;
  5. std::cout << i2 - i << std::endl;
  6. std::cout << i - i2 << std::endl;
  7. std::cout << i - u << std::endl;
  8. std::cout << u - i << std::endl;

解：

输出：

  1. 32
  2. 4294967264
  3. 32
  4. -32
  5. 0
  6. 0

练习2.4

编写程序检查你的估计是否正确，如果不正确，请仔细研读本节直到弄明白问题所在。

练习2.5

指出下述字面值的数据类型并说明每一组内几种字面值的区别：

  1. (a) 'a', L'a', "a", L"a"
  2. (b) 10, 10u, 10L, 10uL, 012, 0xC
  3. (c) 3.14, 3.14f, 3.14L
  4. (d) 10, 10u, 10., 10e-2

解：

  • (a): 字符字面值，宽字符字面值，字符串字面值，宽字符串字面值。
  • (b): 十进制整型，十进制无符号整型，十进制长整型，十进制无符号长整型， 八进制整型，十六进制整型。
  • (c): double, float, long double
  • (d): 十进制整型，十进制无符号整型，double, double

练习2.6

下面两组定义是否有区别，如果有，请叙述之：

  1. int month = 9, day = 7;
  2. int month = 09, day = 07;

解：

第一行定义的是十进制的整型，第二行定义的是八进制的整型。但是month变量有误，八进制不能直接写9。

练习2.7

下述字面值表示何种含义？它们各自的数据类型是什么？

  1. (a) "Who goes with F\145rgus?\012"
  2. (b) 3.14e1L
  3. (c) 1024f
  4. (d) 3.14L

解：

  • (a) Who goes with Fergus?(换行)，string 类型
  • (b) long double
  • (c) 无效，因为后缀f只能用于浮点字面量，而1024是整型。
  • (d) long double

练习2.8

请利用转义序列编写一段程序，要求先输出 2M，然后转到新一行。修改程序使其先输出 2，然后输出制表符，再输出 M，最后转到新一行。

解：

  1. #include <iostream>
  2. int main()
  3. {
  4.    std::cout << 2 << "\115\012";
  5.    std::cout << 2 << "\t\115\012";
  6.    return 0;
  7. }

练习2.9

解释下列定义的含义，对于非法的定义，请说明错在何处并将其改正。

  • (a) std::cin >> int input_value;
  • (b) int i = { 3.14 };
  • (c) double salary = wage = 9999.99;
  • (d) int i = 3.14;

解：

(a): 应该先定义再使用。

  1. int input_value = 0;
  2. std::cin >> input_value;

(b): 用列表初始化内置类型的变量时，如果存在丢失信息的风险，则编译器将报错。

  1. double i = { 3.14 };

(c): 在这里wage是未定义的，应该在此之前将其定义。

  1. double wage;
  2. double salary = wage = 9999.99;

(d): 不报错，但是小数部分会被截断。

  1. double i = 3.14;

练习2.10

下列变量的初值分别是什么？

  1. std::string global_str;
  2. int global_int;
  3. int main()
  4. {
  5.     int local_int;
  6.     std::string local_str;
  7. }

解：

global_str和global_int是全局变量，所以初值分别为空字符串和0。
local_int是局部变量并且没有初始化，它的初值是未定义的。
local_str 是 string 类的对象，它的值由类确定，为空字符串。

练习2.11

指出下面的语句是声明还是定义：

  • (a) extern int ix = 1024;
  • (b) int iy;
  • (c) extern int iz;

解：

(a): 定义
(b): 定义
(c): 声明

练习2.12

请指出下面的名字中哪些是非法的？

  • (a) int double = 3.14;
  • (b) int _;
  • (c) int catch-22;
  • (d) int 1_or_2 = 1;
  • (e) double Double = 3.14;

解：

(a), (c), (d) 非法。

练习2.13

下面程序中j的值是多少？

  1. int i = 42;
  2. int main()
  3. {
  4.     int i = 100;
  5.     int j = i;
  6. }

解：

j的值是100，局部变量i覆盖了全局变量i。

练习2.14

下面的程序合法吗？如果合法，它将输出什么？

  1. int i = 100, sum = 0;
  2. for (int i = 0; i != 10; ++i)
  3.     sum += i;
  4. std::cout << i << " " << sum << std::endl;

解：

合法。输出是 100 45 。

练习2.15

下面的哪个定义是不合法的？为什么？

  • (a) int ival = 1.01;
  • (b) int &rval1 = 1.01;
  • (c) int &rval2 = ival;
  • (d) int &rval3;

解：

(b)和(d)不合法，(b)引用必须绑定在对象上，(d)引用必须初始化。

练习2.16

考察下面的所有赋值然后回答：哪些赋值是不合法的？为什么？哪些赋值是合法的？它们执行了哪些操作？

  1. int i = 0, &r1 = i; 
  2. double d = 0, &r2 = d;
  • (a) r2 = 3.14159;
  • (b) r2 = r1;
  • (c) i = r2;
  • (d) r1 = d;

解：

  • (a): 合法。给 d 赋值为 3.14159。
  • (b): 合法。会执行自动转换（int->double）。
  • (c): 合法。会发生小数截取。
  • (d): 合法。会发生小数截取。

练习2.17

执行下面的代码段将输出什么结果？

  1. int i, &ri = i;
  2. i = 5; ri = 10;
  3. std::cout << i << " " << ri << std::endl;

解：

输出：10, 10

练习2.18

编写代码分别改变指针的值以及指针所指对象的值。

解：

  1. int a = 0, b = 1;
  2. int *p1 = &a, *p2 = p1;
  4. // change the value of a pointer.
  5. p1 = &b;
  6. // change the value to which the pointer points
  7. *p2 = b;

练习2.19

说明指针和引用的主要区别

解：

引用是另一个对象的别名，而指针本身就是一个对象。
引用必须初始化，并且一旦定义了引用就无法再绑定到其他对象。而指针无须在定义时赋初值，也可以重新赋值让其指向其他对象。

练习2.20

请叙述下面这段代码的作用。

  1. int i = 42;
  2. int *p1 = &i; 
  3. *p1 = *p1 * *p1;

解：

让指针 pi 指向 i，然后将 i 的值重新赋值为 42 * 42 (1764)。

练习2.21

请解释下述定义。在这些定义中有非法的吗？如果有，为什么？

int i = 0;

  • (a) double* dp = &i;
  • (b) int *ip = i;
  • (c) int *p = &i;

解：

  • (a): 非法。不能将一个指向 double 的指针指向 int 。
  • (b): 非法。不能将 int 变量赋给指针。
  • (c): 合法。

练习2.22

假设 p 是一个 int 型指针，请说明下述代码的含义。

  1. if (p) // ...
  2. if (*p) // ...

解：

第一句判断 p 是不是一个空指针,
第二句判断 p 所指向的对象的值是不是为0

练习2.23

给定指针 p，你能知道它是否指向了一个合法的对象吗？如果能，叙述判断的思路；如果不能，也请说明原因。

解：

不能，因为首先要确定这个指针是不是合法的，才能判断它所指向的对象是不是合法的。

练习2.24

在下面这段代码中为什么 p 合法而 lp 非法？

  1. int i = 42;
  2. void *p = &i;
  3. long *lp = &i;

解：

void *是从C语言那里继承过来的，可以指向任何类型的对象。
而其他指针类型必须要与所指对象严格匹配。

练习2.25

说明下列变量的类型和值。

  1. (a) int* ip, i, &r = i;
  2. (b) int i, *ip = 0;
  3. (c) int* ip, ip2;

解：

  • (a): ip 是一个指向 int 的指针, i 是一个 int, r 是 i 的引用。
  • (b): i 是 int , ip 是一个空指针。
  • (c): ip 是一个指向 int 的指针, ip2 是一个 int。

练习2.26

下面哪些语句是合法的？如果不合法，请说明为什么？

解：

  1. const int buf;      // 不合法, const 对象必须初始化
  2. int cnt = 0;        // 合法
  3. const int sz = cnt; // 合法
  4. ++cnt; ++sz;        // 不合法, const 对象不能被改变

练习2.27

下面的哪些初始化是合法的？请说明原因。

解：

  1. int i = -1, &r = 0;         // 不合法, r 必须引用一个对象
  2. int *const p2 = &i2;        // 合法，常量指针
  3. const int i = -1, &r = 0;   // 合法
  4. const int *const p3 = &i2;  // 合法
  5. const int *p1 = &i2;        // 合法
  6. const int &const r2;        // 不合法, r2 是引用，引用没有顶层 const
  7. const int i2 = i, &r = i;   // 合法

练习2.28

说明下面的这些定义是什么意思，挑出其中不合法的。

解：

  1. int i, *const cp;       // 不合法, const 指针必须初始化
  2. int *p1, *const p2;     // 不合法, const 指针必须初始化
  3. const int ic, &r = ic;  // 不合法, const int 必须初始化
  4. const int *const p3;    // 不合法, const 指针必须初始化
  5. const int *p;           // 合法. 一个指针，指向 const int

练习2.29

假设已有上一个练习中定义的那些变量，则下面的哪些语句是合法的？请说明原因。

解：

  1. i = ic;     // 合法, 常量赋值给普通变量
  2. p1 = p3;    // 不合法, p3 是const指针不能赋值给普通指针
  3. p1 = &ic;   // 不合法, 普通指针不能指向常量
  4. p3 = &ic;   // 合法, p3 是常量指针且指向常量
  5. p2 = p1;    // 合法, 可以将普通指针赋值给常量指针
  6. ic = *p3;   // 合法, 对 p3 取值后是一个 int 然后赋值给 ic

练习2.30

对于下面的这些语句，请说明对象被声明成了顶层const还是底层const？

  1. const int v2 = 0; int v1 = v2;
  2. int *p1 = &v1, &r1 = v1;
  3. const int *p2 = &v2, *const p3 = &i, &r2 = v2;

解：

v2 是顶层const，p2 是底层const，p3 既是顶层const又是底层const，r2 是底层const。

练习2.31

假设已有上一个练习中所做的那些声明，则下面的哪些语句是合法的？请说明顶层const和底层const在每个例子中有何体现。

解：

  1. r1 = v2; // 合法, 顶层const在拷贝时不受影响
  2. p1 = p2; // 不合法, p2 是底层const，如果要拷贝必须要求 p1 也是底层const
  3. p2 = p1; // 合法, int* 可以转换成const int*
  4. p1 = p3; // 不合法, p3 是一个底层const，p1 不是
  5. p2 = p3; // 合法, p2 和 p3 都是底层const，拷贝时忽略掉顶层const

练习2.32

下面的代码是否合法？如果非法，请设法将其修改正确。

  1. int null = 0, *p = null;

解：

合法。指针可以初始化为 0 表示为空指针。

练习2.33

利用本节定义的变量，判断下列语句的运行结果。

解：

  1. a=42; // a 是 int
  2. b=42; // b 是一个 int,(ci的顶层const在拷贝时被忽略掉了)
  3. c=42; // c 也是一个int
  4. d=42; // d 是一个 int *,所以语句非法
  5. e=42; // e 是一个 const int *, 所以语句非法
  6. g=42; // g 是一个 const int 的引用，引用都是底层const，所以不能被赋值

练习2.34

基于上一个练习中的变量和语句编写一段程序，输出赋值前后变量的内容，你刚才的推断正确吗？如果不对，请反复研读本节的示例直到你明白错在何处为止。

练习2.35

判断下列定义推断出的类型是什么，然后编写程序进行验证。

  1. const int i = 42;
  2. auto j = i; const auto &k = i; auto *p = &i; 
  3. const auto j2 = i, &k2 = i;

解：

j 是 int，k 是 const int的引用，p 是const int *，j2 是const int，k2 是 const int 的引用。

练习2.36

关于下面的代码，请指出每一个变量的类型以及程序结束时它们各自的值。

  1. int a = 3, b = 4;
  2. decltype(a) c = a;
  3. decltype((b)) d = a;
  4. ++c;
  5. ++d;

解：

c 是 int 类型，值为 4。d 是 int & 类型，绑定到 a，a 的值为 4 。

练习2.37

赋值是会产生引用的一类典型表达式，引用的类型就是左值的类型。也就是说，如果 i 是 int，则表达式 i=x 的类型是 int&。根据这一特点，请指出下面的代码中每一个变量的类型和值。

  1. int a = 3, b = 4;
  2. decltype(a) c = a;
  3. decltype(a = b) d = a;

解：

c 是 int 类型，值为 3。d 是 int& 类型，绑定到 a。

练习2.38

说明由decltype 指定类型和由auto指定类型有何区别。请举一个例子，decltype指定的类型与auto指定的类型一样；再举一个例子，decltype指定的类型与auto指定的类型不一样。

解：

decltype 处理顶层const和引用的方式与 auto不同，decltype会将顶层const和引用保留起来。

  1. int i = 0, &r = i;
  2. //相同
  3. auto a = i;
  4. decltype(i) b = i;
  6. //不同 d 是一个 int&
  7. auto c = r;
  8. decltype(r) d = r;

练习2.39

编译下面的程序观察其运行结果，注意，如果忘记写类定义体后面的分号会发生什么情况？记录下相关的信息，以后可能会有用。

  1. struct Foo { /* 此处为空  */ } // 注意：没有分号
  2. int main()
  3. {
  4.     return 0;
  5. }。

解：

提示应输入分号。

练习2.40

根据自己的理解写出 Sales_data 类，最好与书中的例子有所区别。

  1. struct Sale_data
  2. {
  3.     std::string bookNo;
  4.     std::string bookName;
  5.     unsigned units_sold = 0;
  6.     double revenue = 0.0;
  7.     double price = 0.0;
  8.     //...
  9. }

练习2.41

使用你自己的Sale_data类重写1.5.1节（第20页）、1.5.2节（第21页）和1.6节（第22页）的练习。眼下先把Sales_data类的定义和main函数放在一个文件里。

  1. // 1.5.1
  3. #include <iostream>
  4. #include <string>
  6. struct Sale_data
  7. {
  8.     std::string bookNo;
  9.     unsigned units_sold = 0;
  10.     double revenue = 0.0;
  11. };
  13. int main()
  14. {
  15.     Sale_data book;
  16.     double price;
  17.     std::cin >> book.bookNo >> book.units_sold >> price;
  18.     book.revenue = book.units_sold * price;
  19.     std::cout << book.bookNo << " " << book.units_sold << " " << book.revenue << " " << price;
  21.     return 0;
  22. }
  1. // 1.5.2
  3. #include <iostream>
  4. #include <string>
  6. struct Sale_data
  7. {
  8.     std::string bookNo;
  9.     unsigned units_sold = 0;
  10.     double revenue = 0.0;
  11. };
  13. int main()
  14. {
  15.     Sale_data book1, book2;
  16.     double price1, price2;
  17.     std::cin >> book1.bookNo >> book1.units_sold >> price1;
  18.     std::cin >> book2.bookNo >> book2.units_sold >> price2;
  19.     book1.revenue = book1.units_sold * price1;
  20.     book2.revenue = book2.units_sold * price2;
  22.     if (book1.bookNo == book2.bookNo)
  23.     {
  24.         unsigned totalCnt = book1.units_sold + book2.units_sold;
  25.         double totalRevenue = book1.revenue + book2.revenue;
  26.         std::cout << book1.bookNo << " " << totalCnt << " " << totalRevenue << " ";
  27.         if (totalCnt != 0)
  28.             std::cout << totalRevenue / totalCnt << std::endl;
  29.         else
  30.             std::cout << "(no sales)" << std::endl;
  31.         return 0;
  32.     }
  33.     else
  34.     {
  35.         std::cerr << "Data must refer to same ISBN" << std::endl;
  36.         return -1;  // indicate failure
  37.     }
  38. }
  1. // 1.6
  3. #include <iostream>
  4. #include <string>
  6. struct Sale_data
  7. {
  8.     std::string bookNo;
  9.     unsigned units_sold = 0;
  10.     double revenue = 0.0;
  11. };
  13. int main()
  14. {
  15.     Sale_data total;
  16.     double totalPrice;
  17.     if (std::cin >> total.bookNo >> total.units_sold >> totalPrice)
  18.     {
  19.         total.revenue = total.units_sold * totalPrice;
  21.         Sale_data trans;
  22.         double transPrice;
  23.         while (std::cin >> trans.bookNo >> trans.units_sold >> transPrice)
  24.         {
  25.             trans.revenue = trans.units_sold * transPrice;
  27.             if (total.bookNo == trans.bookNo)
  28.             {
  29.                 total.units_sold += trans.units_sold;
  30.                 total.revenue += trans.revenue;
  31.             }
  32.             else
  33.             {
  34.                 std::cout << total.bookNo << " " << total.units_sold << " " << total.revenue << " ";
  35.                 if (total.units_sold != 0)
  36.                     std::cout << total.revenue / total.units_sold << std::endl;
  37.                 else
  38.                     std::cout << "(no sales)" << std::endl;
  40.                 total.bookNo = trans.bookNo;
  41.                 total.units_sold = trans.units_sold;
  42.                 total.revenue = trans.revenue;
  43.             }
  44.         }
  46.         std::cout << total.bookNo << " " << total.units_sold << " " << total.revenue << " ";
  47.         if (total.units_sold != 0)
  48.             std::cout << total.revenue / total.units_sold << std::endl;
  49.         else
  50.             std::cout << "(no sales)" << std::endl;
  52.         return 0;
  53.     }
  54.     else
  55.     {
  56.         std::cerr << "No data?!" << std::endl;
  57.         return -1;  // indicate failure
  58.     }
  59. }

练习2.42

根据你自己的理解重写一个Sales_data.h头文件，并以此为基础重做2.6.2节（第67页）的练习。