資料型態

C++ Gossip: 資料型態

程式在執行的過程中，需要運算許多的資訊，也需要儲存許多的資訊，資訊是儲存在記憶體空間中，由於資料的型態各不相同，在儲存時所需要的容量不一，不同的資料必須要配給不同的空間大小來儲存，因而有了「資料型態」（Data type）的規範。

C++中基本的資料型態主要區分為「整數」（Integer）、「浮點數」（Float）、「字元」（Character），而這幾種還可以細分，如下所示：

整數

用來表示整數值，可以區分為short、int、與long，可容納的大小各不相同，short的長度為半個word，int表示一個word，而long 可能是一個或兩個word，在32位元機器上int與long的長度通常是相同的，型態的長度越長，表示可表示的整數值範圍越大。

浮點數

用來表示小數值，可以區分為float、double與long double，float的長度為一個word，double的長度為二個word，long double長度為3或4個word。

字元

用來儲存字元，長度為1個位元組，其字元編碼主要依ASCII表而來，由於字元在記憶體中所佔有的空間較小，所以它也可以用來儲存較小範圍的整數。

以上的資料型態在記憶體中所佔有的大小依平台系統而有所差異，word的大小取決於機器，在32位元機器上通常一個word是4個位元組，如果想要知道這些資料型態在您所使用的平台上，所佔有的記憶體空間有多少，最好的作法是使用sizeof()運算子，它可以告訴您確實的記憶體大小，下面這個程式是個簡單的示範：

#include <iostream>
using namespace std; 

int main() { 
    cout << "\n型態\t大小(bytes)"; 
    cout << "\nint\t" << sizeof(int); 
    cout << "\nlong\t" << sizeof(long); 
    cout << "\nfloat\t" << sizeof(float); 
    cout << "\ndouble\t" << sizeof(double); 
    cout << "\nchar\t" << sizeof(char);
    cout << "\n";

    return 0; 
}

其中'\t'是跳格字元，它相當於在主控台中按下Tab鍵的效果，可以用來對齊下一個顯示位置；以下是執行結果：

型態   大小(bytes)
int     4
long    4
float   4
double 8
char       1

由於使用的平台不同，您的結果不一定會與這邊的結果相同；因為每種資料型態所佔有的記憶體大小不同，因而可以儲存的數值範圍也就不同，例如在上例中，整數 int的記憶體空間是4個位元組，所以它可以儲存的整數範圍為-2147483648至2147483647，如果儲存值超出這個範圍的話稱之為「溢值」（Overflow），會造成程式不可預期的結果。

整數計算範圍的方式很簡單，例如int整數佔4位元組的話，可儲存範圍為2^32 / 2，除以2是因為要分另一半儲存負整數的關係，整數的最左邊位元被用來表示正負號，如果最左邊位元為0表示正號，若為1則表示負號，在C++中還可以宣告無正負號整數，此時最左邊位元不用來表示正負號，例如一個8位元字元被用來表示整數時，可以表示數值-128到127，而一個無正負號字元則可以表示0到 255的正整數。

浮點數的儲存方式則是分為兩個部份，例如float佔四個位元組的話，前三個位元組是用來儲存假數，後一個位元組儲存指數，例如3.14*10^8， 3.14儲存在前三位元組，而8儲存於後一位元組，所以float大致上可以儲存的範圍為10^38到10^-38（就指數來算出的），而double則可以大致儲存10^308至10^-308之間的數值。

C++中還有bool型別，用來表示布林數，在程式中佔一個位元組，可以使用true或false 字面常量（Literal constant）來表示，實際上的數值則分別對應於1與0，可以使用下面這個程式來印證：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "sizeof(bool)\t" << sizeof(bool) << "\n";
    cout << "sizeof(true)\t" << sizeof(true) << "\n";
    cout << "sizeof(false)\t" << sizeof(false) << "\n";

    cout << "true\t" << static_cast<int>(true) << "\n";
    cout << "false\t" << static_cast<int>(false) << "\n";
 
    system("PAUSE");
    return 0;
}

執行結果：

sizeof(bool)    1
sizeof(true)    1
sizeof(false)   1
true    1
false   0

在程式當中使用到static_cast，這是顯式型態轉換（Explicit type conversion），將bool型態轉型（Cast）為int型態，您可以在算術運算、型態轉換中看到型態轉換的相關說明。

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