C++ 数据类型

C++ 基本数据类型

变量是内存中命名的存储位置，用于保存程序可以操作的数据。在 C++ 中声明变量时，你需要指定它的数据类型。数据类型会告诉编译器：

为变量分配多少内存。
该内存中可以存储的值的范围或种类。
可以对该变量执行的操作集合。

基本（内置）类型

C++ 提供了一组基本数据类型，通常称为原始类型。以下是一些最常见的类型：

注意：对于现代 Unicode 支持，C++11 引入了 char16_t（用于 UTF-16）和 char32_t（用于 UTF-32），C++20 添加了 char8_t（用于 UTF-8）。然而，std::string 通常使用 char 来处理 UTF-8 编码的文本。

类型修饰符

大多数整型和字符型可以使用这些关键字进行修饰：

signed：显式表明该类型可以存储正负值（通常是 int 等类型的默认设置）。
unsigned：将类型限制为只能存储非负值（0 和正值），相对于其 signed 对应类型，这有效地使最大正值翻倍。
short：暗示该整型应比 int 使用更少的内存（至少 16 位）。
long：暗示该整型应至少使用与 int 一样多的内存（至少 32 位）。
long long：（C++11）保证至少为 64 位的整型。

典型大小和范围

这些类型的精确大小（以字节为单位）和值范围是实现定义的，这意味着它们可能因编译器、操作系统和硬件架构而异。但是，标准保证了最小范围。下表显示了常见 32 位和 64 位系统上的典型值。请勿依赖这些精确大小编写可移植的代码。 请使用 <limits> 头文件获取精确信息。

你可以使用 sizeof() 运算符来确定特定系统上某个类型或变量的精确大小：

#include <iostream>
#include <string> // 包含 std::string

int main() {
    std::cout << "Size of bool: " << sizeof(bool) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of char: " << sizeof(char) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of int: " << sizeof(int) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of short int: " << sizeof(short int) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of long int: " << sizeof(long int) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of long long int: " << sizeof(long long int) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of float: " << sizeof(float) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of double: " << sizeof(double) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of long double: " << sizeof(long double) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of wchar_t: " << sizeof(wchar_t) << " bytes" << std::endl;
    std::cout << "Size of std::string: " << sizeof(std::string) << " bytes" << std::endl; // 注意：这是对象的大小，而非存储文本的大小！
    return 0;
}

输出会因你的系统而异。请注意，sizeof(std::string) 给出的是字符串对象本身的大小（该对象管理文本），而不是它可能包含的文本长度。

类型别名 (`using`)

你可以使用 using 关键字（现代 C++ 中更推荐）或较旧的 typedef 关键字为现有类型创建一个新名称（别名）。这可以提高复杂类型的可读性。

语法 (using):

using NewTypeName = ExistingType;

示例：

using Distance = double;       // 'Distance' is now an alias for 'double'
using Counter = unsigned long long; // 'Counter' is an alias for 'unsigned long long'

Distance earthToMoon = 384400.0; // Units might be kilometers
Counter worldPopulation = 8000000000;

语法 (typedef - 旧式):

typedef ExistingType NewTypeName;

示例 (typedef):

typedef int ErrorCode;
ErrorCode fileNotFound = 404;

枚举类型 (`enum`, `enum class`)

枚举允许你定义一种新类型，该类型具有一组受限的命名整数常量（枚举成员）。它们通过使用有意义的名称代替任意数字来提高代码清晰度。

1. 非限定作用域枚举 (enum) (传统 C 风格)

enum Color {
    RED,    // 默认值为 0
    GREEN,  // 默认值为 1
    BLUE    // 默认值为 2
};

Color myColor = GREEN; // 变量 'myColor' 持有与 GREEN 关联的值 (1)

// 枚举成员会污染周围的作用域：
// int RED = 5; // 错误！RED 已经被定义了。

// 隐式转换为 int：
int colorValue = myColor; // OK: colorValue 变为 1

你可以指定特定的整数值：

enum Status {
    PENDING = 10,
    PROCESSING = 20,
    COMPLETE = 30,
    FAILED // 默认值为 31 (前一个值 + 1)
};

2. 限定作用域枚举 (enum class) (现代 C++ - 推荐)

C++11 中引入的 enum class（或 enum struct）提供了更强的类型安全性，并避免了污染周围作用域。

enum class SignalColor {
    RED,     // 值为 0
    YELLOW,  // 值为 1
    GREEN    // 值为 2
};

// 必须使用作用域解析运算符 (::)
SignalColor trafficLight = SignalColor::GREEN;

// 名称具有作用域，不会冲突：
int RED = 100; // OK，这与 SignalColor::RED 不同

// 不能隐式转换为 int：
// int lightValue = trafficLight; // 错误！

// 如果需要，必须显式转换：
int lightValue = static_cast<int>(trafficLight); // OK: lightValue 变为 2

if (trafficLight == SignalColor::GREEN) {
    std::cout << "Go!" << std::endl;
}

在现代 C++ 中通常首选 enum class，因为它不会将其枚举成员泄露到周围的作用域，并且防止了意外的隐式转换为整型，从而产生更安全、更易于维护的代码。