# 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。浮点数的取值范围和精度不同，计算效率也有差异。

## 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。
```cpp
unsigned u = 10, u2 = 42;
std::cout << u2 - u << std::endl;
std::cout << u - u2 << std::endl;
int i = 10, i2 = 42;
std::cout << i2 - i << std::endl;
std::cout << i - i2 << std::endl;
std::cout << i - u << std::endl;
std::cout << u - i << std::endl;
```

解：

输出：
```
32
4294967264
32
-32
0
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：
```
(a) 'a', L'a', "a", L"a"
(b) 10, 10u, 10L, 10uL, 012, 0xC
(c) 3.14, 3.14f, 3.14L
(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：
```cpp
int month = 9, day = 7;
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？
```cpp
(a) "Who goes with F\145rgus?\012"
(b) 3.14e1L
(c) 1024f
(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：
```cpp
#include <iostream>
int main()
{
   std::cout << 2 << "\115\012";
   std::cout << 2 << "\t\115\012";
   return 0;
}
```   

## 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。
```cpp
int input_value = 0;
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。
```cpp
double i = { 3.14 };
```

(c): 在这里`wage`是未定义的，应该在此之前将其定义。
```cpp
double wage;
double salary = wage = 9999.99;
```

(d): 不报错，但是小数部分会被截断。
```cpp
double i = 3.14;
```

## 练习2.10
下列变量的初值分别是什么？
```cpp
std::string global_str;
int global_int;
int main()
{
    int local_int;
    std::string local_str;
}
```

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？

```cpp
int i = 42;
int main()
{
    int i = 100;
    int j = i;
}
```

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？
```cpp
int i = 100, sum = 0;
for (int i = 0; i != 10; ++i)
    sum += i;
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？

```cpp
int i = 0, &r1 = i; 
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？
```cpp
int i, &ri = i;
i = 5; ri = 10;
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：
```cpp
int a = 0, b = 1;
int *p1 = &a, *p2 = p1;

// change the value of a pointer.
p1 = &b;
// change the value to which the pointer points
*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。

```cpp
int i = 42;
int *p1 = &i; 
*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。

```cpp
if (p) // ...
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：

能，可以使用try catch的异常处理来分辨指针p是否指向一个合法的对象，但通过普通控制结构无法实现。

## 练习2.24
在下面这段代码中为什么 p 合法而 lp 非法？
```cpp
int i = 42;
void *p = &i;
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。
```cpp
(a) int* ip, i, &r = i;
(b) int i, *ip = 0;
(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：
```cpp
const int buf;      // 不合法, const 对象必须初始化
int cnt = 0;        // 合法
const int sz = cnt; // 合法
++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：

```cpp
int i = -1, &r = 0;         // 不合法, r 必须引用一个对象
int *const p2 = &i2;        // 合法，常量指针
const int i = -1, &r = 0;   // 合法
const int *const p3 = &i2;  // 合法
const int *p1 = &i2;        // 合法
const int &const r2;        // 不合法, r2 是引用, 引用自带顶层 const, 第二个const写法多余但合法, 但引用需要初始化.
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：
```cpp
int i, *const cp;       // 不合法, const 指针必须初始化
int *p1, *const p2;     // 不合法, const 指针必须初始化
const int ic, &r = ic;  // 不合法, const int 必须初始化
const int *const p3;    // 不合法, const 指针必须初始化
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：
```cpp
i = ic;     // 合法, 常量赋值给普通变量
p1 = p3;    // 不合法, p3 是const指针不能赋值给普通指针
p1 = &ic;   // 不合法, 普通指针不能指向常量
p3 = &ic;   // 不合法, p3 是常量指针且指向常量, 故p3 不能被修改, 本句赋值语句正在修改
p2 = p1;    // 不合法, p2是常量指针, 有顶层const, 不能被修改
ic = *p3;   // 不合法, 对 p3 取值后是一个 int 然后赋值给 ic, 但ic是常量不能被修改
```

## 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？

```cpp
const int v2 = 0; int v1 = v2;
int *p1 = &v1, &r1 = v1;
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：

```cpp
r1 = v2; // 合法, 顶层const在拷贝时不受影响
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
p2 = p1; // 合法, int* 可以转换成const int*
p1 = p3; // 不合法, p3 是一个底层const，p1 不是
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。
```cpp
int null = 0, *p = null;
```
解：

非法，即使int的值恰好是0，也不能直接给指针赋值int变量。应改为
```cpp
int null = 0, *p = &null;
```
而且应该注意到，null都是小写，并不是关键字或者预处理变量。

## 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：

```cpp
a=42; // a 是 int
b=42; // b 是一个 int,(ci的顶层const在拷贝时被忽略掉了)
c=42; // c 也是一个int
d=42; // d 是一个 int *,所以语句非法
e=42; // e 是一个 const int *, 所以语句非法
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。

```cpp
const int i = 42;
auto j = i; const auto &k = i; auto *p = &i; 
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。

```cpp
int a = 3, b = 4;
decltype(a) c = a;
decltype((b)) d = a;
++c;
++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。

```cpp
int a = 3, b = 4;
decltype(a) c = a;
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。
```cpp
int i = 0, &r = i;
//相同
auto a = i;
decltype(i) b = i;

//不同 d 是一个 int&
auto c = r;
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。
```cpp
struct Foo { /* 此处为空  */ } // 注意：没有分号
int main()
{
    return 0;
}。
```
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。

```cpp
struct Sale_data
{
    std::string bookNo;
    std::string bookName;
    unsigned units_sold = 0;
    double revenue = 0.0;
    double price = 0.0;
    //...
}
```

## 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。

```cpp
// 1.5.1

#include <iostream>
#include <string>

struct Sale_data
{
    std::string bookNo;
    unsigned units_sold = 0;
    double revenue = 0.0;
};

int main()
{
    Sale_data book;
    double price;
    std::cin >> book.bookNo >> book.units_sold >> price;
    book.revenue = book.units_sold * price;
    std::cout << book.bookNo << " " << book.units_sold << " " << book.revenue << " " << price;

    return 0;
}

```

```cpp
// 1.5.2

#include <iostream>
#include <string>

struct Sale_data
{
    std::string bookNo;
    unsigned units_sold = 0;
    double revenue = 0.0;
};

int main()
{
    Sale_data book1, book2;
    double price1, price2;
    std::cin >> book1.bookNo >> book1.units_sold >> price1;
    std::cin >> book2.bookNo >> book2.units_sold >> price2;
    book1.revenue = book1.units_sold * price1;
    book2.revenue = book2.units_sold * price2;

    if (book1.bookNo == book2.bookNo)
    {
        unsigned totalCnt = book1.units_sold + book2.units_sold;
        double totalRevenue = book1.revenue + book2.revenue;
        std::cout << book1.bookNo << " " << totalCnt << " " << totalRevenue << " ";
        if (totalCnt != 0)
            std::cout << totalRevenue / totalCnt << std::endl;
        else
            std::cout << "(no sales)" << std::endl;
        return 0;
    }
    else
    {
        std::cerr << "Data must refer to same ISBN" << std::endl;
        return -1;  // indicate failure
    }
}

```

```cpp
// 1.6

#include <iostream>
#include <string>

struct Sale_data
{
    std::string bookNo;
    unsigned units_sold = 0;
    double revenue = 0.0;
};

int main()
{
    Sale_data total;
    double totalPrice;
    if (std::cin >> total.bookNo >> total.units_sold >> totalPrice)
    {
        total.revenue = total.units_sold * totalPrice;

        Sale_data trans;
        double transPrice;
        while (std::cin >> trans.bookNo >> trans.units_sold >> transPrice)
        {
            trans.revenue = trans.units_sold * transPrice;

            if (total.bookNo == trans.bookNo)
            {
                total.units_sold += trans.units_sold;
                total.revenue += trans.revenue;
            }
            else
            {
                std::cout << total.bookNo << " " << total.units_sold << " " << total.revenue << " ";
                if (total.units_sold != 0)
                    std::cout << total.revenue / total.units_sold << std::endl;
                else
                    std::cout << "(no sales)" << std::endl;

                total.bookNo = trans.bookNo;
                total.units_sold = trans.units_sold;
                total.revenue = trans.revenue;
            }
        }

        std::cout << total.bookNo << " " << total.units_sold << " " << total.revenue << " ";
        if (total.units_sold != 0)
            std::cout << total.revenue / total.units_sold << std::endl;
        else
            std::cout << "(no sales)" << std::endl;

        return 0;
    }
    else
    {
        std::cerr << "No data?!" << std::endl;
        return -1;  // indicate failure
    }
}
```

## 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。