🔢 02. 变量和数据类型

在C++中，变量是用来存储数据的“容器”。每个变量都有一个类型，这个类型决定了它能存储什么类型的数据。变量在内存中占据一定的空间，而我们将值存储到这些空间中。

1. 常见的变量类型🧱

C++ 提供了许多数据类型来满足不同的需求。以下是常见的几种：

整型（int）：用于存储整数，例如：10，-5，1000。
长整型（long）：用于存储比 int 更大的整数。例如，long 类型的数值范围通常比 int 更大。
长长整型（long long）：用于存储更大的整数。long long 可以存储比 long 类型更大的整数。
无符号整型（unsigned）：用于存储只有正数的整数，它不会存储负数。unsigned int 允许存储的最大值是 int 类型的两倍。
浮点型（float）：用于存储带小数的数值，例如：3.14，-0.001，2.71828。
双精度浮点型（double）：用于存储更高精度的浮点数。与 float 相比，double 类型的数值精度和范围都更大。
字符型（char）：用于存储单个字符，例如：'a'，'B'，'9'。
布尔型（bool）：只存放两个值：true 或 false
TIP
true（真）和 false（假）我们会在后面结合新的知识学习他们。

NOTE

每种变量类型在计算机中都占据一定的内存空间，而计算机的内存是有限的。因此，每种数据类型有一个最大值和最小值。例如，int 类型通常可以存储大约 -2,147,483,648 到 2,147,483,647 之间的整数，如果存储超出了这个范围，就会发生溢出，可能导致错误的结果。

2. 定义一个变量 📦

我们只需要使用类型 + 变量的形式来定义一个变量：

cpp

int a;

这样我们就定义了一个有符号的整型变量，其它同理。注意到，我们使用了一个空格来分开类型和变量名字，比如我们定义一个单精度浮点数的变量：

cpp

float b;

由于我们只是定义了一个变量，但是没有给它赋值，所以有时候可能会出现一些随机的值，当然有时候会被赋值为0。通常我们会在定义变量的时候，给它赋一个原始的值：

cpp

int a = 100;
float b = 3.1415;
bool c = true;

3. const 修饰符🌟

常量（Constant）是指在程序执行期间其值不会改变的量。在 C++ 中，常量的值一旦赋值之后就无法修改。常量用于保护数据不被意外修改，也指明了这个数值不需要，甚至不能够被改变。

定义一个常量，只需要在类型前输入 const即可：

cpp

const double pi = 3.1415926;

4. 变量的命名规则🧩

目前，我们已经学习了定义一个整型变量a，单精度浮点b，布尔值c。在实际的编程过程中，变量可以取任何合适的名字，但是应该遵守以下的规则：

规则	是否允许	说明
使用字母、数字、下划线	✅ 允许	例如：`score1`, `player_name` 是合法的变量名
以数字开头	❌ 不允许	`1num` 是非法的，变量名不能以数字起头
包含空格或标点	❌ 不允许	像 `user name` 或 `value!` 都是非法命名
使用 C++ 关键字	❌ 不允许	不能用 `int`, `return`, `if` 等关键字作为名字

在实际的编程中，我们只需要记得使用字母来定义一个变量即可，如果变量要表达学生分数，为了让变量名更容易读懂，可以使用_来隔开两个单词：student_score。对于一些情况，你也可以在单词中间或后面加入数字。

5. 内存 💾

每个变量实际上是存储在计算机的内存中的。内存就像是计算机的存放数据的大仓库，每个变量都在其中占有一块区域。这些内存区域是有限的，因此合理利用内存非常重要。每当我们定义一个变量时，计算机会在内存中为其分配空间，存储该变量的值。

比如，当我们定义一个 int 类型的变量时，计算机会为它分配4字节的内存空间（这取决于系统的架构，通常是 4 字节）。当你给它赋值时，这个值会被存储到分配给它的内存地址中。

例如：

cpp

int a = 100;  // 这里的100被存储在a变量的内存地址中

以后当你修改了a的值，它就把这块内存存放的值修改为相应的值，如果你要读取a的值，它就找到这块内存，读取里面的值。

6. 示例程序 🧱

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 10;           // 整型变量
    long y = 100000L;     // 长整型变量
    long long z = 10000000000LL;  // 长长整型变量
    unsigned int u = 200;  // 无符号整型变量
    double d = 3.14159;    // 双精度浮点型变量

    cout << "x = " << x << endl;
    cout << "y = " << y << endl;
    cout << "z = " << z << endl;
    cout << "u = " << u << endl;
    cout << "d = " << d << endl;

    return 0;
}

NOTE

在第7行中， long long z = 10000000000LL 定义了一个长长整数变量，表示需要存放一个很大的数，而数字后LL则告诉计算机，要把10000000000当成是长长整数来处理。这是因为C++ 中的整数常量默认是 int 类型，如果数字的范围超出了 int 能表示的范围，就需要用到更大的整数类型，比如 long 或 long long。

long 类型的整数通常是至少 32 位的，但它的最大值可能不足以表示一些很大的数字。
long long 类型是 C++ 中标准的 64 位整数类型，可以表示比 long 更大的数字。它的范围通常是 -2^63 到 2^63 - 1。

通过在常量后面加上 LL 后缀，编译器会将该常量视为 long long 类型，而不是默认的 int 类型。这样，数值就可以存储到 long long 类型的变量中，而不会发生溢出。其它后缀：

U 或 u：表示无符号整数（unsigned）。
L 或 l：表示 long 类型整数。
UL 或 ul：表示 unsigned long 类型整数。
ULL 或 ull：表示 unsigned long long 类型整数。

7. 本质小结 📚

常见的变量类型，如 int，long，long long，unsigned，float 和 double。
变量的值不是无限大的，每种类型都有它的最大和最小值，需要小心使用。
变量存储在计算机的内存中。
用 const 来定义一个常量。
推荐在定义变量时，直接为其赋初值。
整数数值默认是int，浮点数数值默认是double，如果不是这些数字类型，需要在数字后面加上对应的后续，告知计算机。

8. 练习 📝

请编写一个程序，定义一个 int 类型的变量 age 并赋值为你当前的年龄，然后输出这个变量的值。
定义一个 double 类型的变量 pi，并赋值为 3.14159。然后输出 pi 的值，确保输出到小数点后两位。
定义一个常量 const double 类型的变量 PI，并赋值为 3.1415926。然后输出 PI 的值。
定义一个 unsigned int 类型的变量，并尝试给它赋值一个负数（例如：-10），然后输出这个变量的值。
定义一个 int 类型的变量，并赋值为一个非常大的值（例如：1000000000），然后输出这个值。再将该变量赋值为一个更大的值（例如：2147483647），并输出它。
定义一个 long 类型的变量，赋值为 1000000000，并输出该变量的值。再定义一个 long long 类型的变量，赋值为一个更大的数（例如：1000000000000），并输出该变量的值。
请编写一个程序，声明一个 float 类型的变量 height，并初始化为一个你喜欢的身高值（例如：1.75）。然后输出该变量的值。

🔢 02. 变量和数据类型 ​

1. 常见的变量类型🧱 ​

2. 定义一个变量 📦 ​

3. const 修饰符🌟 ​

4. 变量的命名规则🧩 ​

5. 内存 💾 ​

6. 示例程序 🧱 ​

7. 本质小结 📚 ​

8. 练习 📝 ​