一、基本語言元素

二、基本數據類型

三、算術負運算與補碼轉換第二章基本元素、類型和概念1一、基本語言元素

1.C/C++中的字符集

每一種語言有各自的基本元素。C/C++語言的詞法分析建立在對基本元素的掃描、上下文匹配和排列組合之上。基本類型是C++作為強類型語言處理各種數據的基本尺度。通過基本元素和類型完成文字符號的轉換以及源頭處的求值計算。關于基本元素的約定就形成詞法規定，由此形成定義、聲明、表達式、語句和函數進而建立完整的程序。2C/C++中的字符集由下列字符構成：

a.

26個大小寫英文字母:a~z,A~Z

b.

10個數字字符:0~9

c.

標點符號:空格~!#%^&*()_-+={}[]:;'",<>./?\|C/C++中的標點符號對編譯器而言具有詞法意義，某些標點符號為C/C++的運算符或對預處理器有重要意義。標點符號[]、()和{}必須成對出現。C/C++中的字符集一共91個字符，實際上包含可鍵入的字母，只有三個例外它們是：@、$、`。32.語言符號語言符號是C/C++語言有意義的最小單元.

a.空白字符:空格、水平制表、換行、回車、換頁、縱向制表和換行符都稱為空白字符

b.標識符:所有的名稱在索引點前必須先有效的說明

c.關鍵字:關鍵字是系統預定義的保留標識符

d.標點符號和分隔符;

e.文字常數;

f.運算符;

4(1)空白字符空格、水平制表、換行、回車、換頁、縱向制表(verticaltab)和換行(newline)符都稱為空白字符(white-space)，它們具有相同的功能即作為打印頁上單詞和行之間的空白。通過空白字符和其它語言符號，例如運算符和標點，從而對語言符號進行定界。對代碼進行詞法分析時，編譯器忽略空白字符，除非它們作為分隔符或字符串的組成成分。5

(2)標識符所有的名稱在索引點前必須先有效的說明，否則是無效的標識符。標識符是程序員引入的有效的名稱，是編譯器許可的名稱。對象名、變量名或函數名，結構名、類類型名、枚舉名、聯合名或成員名，typedef名稱、標號名、宏名、宏形參名、形參名等遵循標識符的命名規定。6標識符或名稱的命名規定如下：

a.標識符的字符序列僅由下劃線“_”、數字0~9與26個大小寫字母a~z，A~Z構成。

b.標識符的首字符必須是大寫字母或小寫字母或一個下劃線“_”而不能是數字開頭。

c.標識符不能與關鍵字使用一樣的拼寫和大小寫方式。

d.標識符對大小寫字母敏感，即大寫字母或小寫字母代表不同的名稱。

例如:和是不同的名稱。標識符中含有關鍵字是合法的，例如pint是一個合法的標識符,盡管它包含了關鍵字int。而1ab,&x,#ddd，9y不是有效的標識符。7(3)關鍵字關鍵字是系統預定義的保留標識符。它們不能再定義用作程序中的標識符。關鍵字是語言標準的制定者提供給用戶使用的舉足輕重的語言單詞。ANSIC89規定32個保留字，C++在此基礎上增添了以斜體表示的28個關鍵字。8以下是這些關鍵字和其主要作用的非嚴格歸類：

1.基本類型charintfloatdoublelongshortsignedunsignedbool

2.自引入類型classenumstructunion

3.內存大小和類名聲明sizeoftypedef

4.存儲屬性autoregisterstaticextern

5.數據凍結和變動constvolatilemutable

6.邏輯真假falsetrue

7.運算符和內存操作operatornewdeletethis9

8.流程語句的控制trythrowcatchifelsedowhileforcontinueswitchcasedefaultbreakgotoreturn

9.成員訪問控制privateprotectedpublicfriend

10.函數修飾詞voidinlinevirtualexplicit

11.模板和名稱空間templatetypenamenamespaceusing

12.類型轉換運算const_castdynamic_castreinterpret_caststatic_casttypeid10(4)分隔符分隔符是用來分隔單詞或程序正文的，它用來表示某個程序段的結束和另一個程序段的開始，或者增加程序的可讀性。常用的分隔符如下所述：a.圓括號()圓括號用于增加程序的可讀性以及提高表達式運算的優先級。

b.空格符常用來作為名稱和名稱或運算符之間的分隔符。

c.逗號，逗號用來作為定義多個變量之間的分隔符；或者用來作為函數的多個參數之間的分隔符。逗號還可以用作運算符。11

d.分號；用于循環語句中for關鍵字后面括號中三個表達式的分隔，用于終止分號前的語句。花括號{}后的分號表示一個聲明的結束。

e.冒號：用來作語句標號與語句之間的分隔符和switch語句中關鍵字case與語句序列之間的分隔符。用于表示繼承的上下關系、構造函數的冒號語法和訪問作用界定。

f.花括號{}用來構造程序，形成程序塊的層次體系。

g.省略號...，三個圓點構成的省略號用來聲明函數的可變參數。12(5)文字常數文字常數是在程序中直接使用字符序列表示的數據，文字常數亦簡稱為常數或文字。文字常數有整型常數、浮點常數、字符常數、字符串常數。13二、基本數據類型

數據狀態的數學描述形成數據結構，數據的操作是對數據的狀態進行改變，通過特定的操作步驟數據從一種狀態變成另一種狀態，這些操作步驟就形成一套算法，因此程序是由數據結構與建立其上的相應算法構成的。不同的數據結構對應不同的算法，這是所有計算機語言共有的特征。本課件用type或T,T1,T2,Tn等代表類型名。type或T1,T2可以是char,short,int,long等整型和float,double,longdouble浮點型或結構名,聯合名,枚舉名和類類型名等，它們可先通過struct,class,enum,union或Typedef等聲明。14數據類型基本數據類型指針類型type*(含void*)引用類型type&(無void數據更無void&數據)枚舉類型enum(枚舉常數為有限個int型常數)集合數據類型數組類型array[]結構類型struct聯合類型union類類型class整型intshortlong字符型char(屬于1字節的整型)單精度浮點型float實型雙精度浮點型double長雙精度浮點型longdouble布爾邏輯型bool15類型名type說明長度數據范圍bool布爾邏輯型1true(1)false(0)char字符型l-128~127(0~255)unsignedchar無符號字符型10~255signedchar有符號字符型1-128~127[signed]short[int]有符號短整型2-32768~32767unsignedshort[int]無符號短整型2-32768~32767[signed]int有符號整型2/4-32768~32767unsigned[int]無符號整型2/40~65535[signed]long[int]有符號長整型4-2147483648~2147483647unsignedlong[int]無符號長型型40~4294967295float浮點型43.4*10e-38~~3.4*10e38double雙精度型81.7*10e-308~~1.7*10e308longdouble長雙精度型8/10至少與double類型同16描述數據的狀態首先要獲得數據的類型，通過引入變量的概念來確定數據的狀態。變量是存儲信息的單元，它對應于某個內存空間。變量名代表其存儲空間，程序能在變量中存儲值和取出值。在定義變量時，說明的變量名稱和數據類型(如int)告訴編譯器要為變量分配多少內存空間，以及變量中要存儲什么類型的值。內存單元的單位是字節。

C++是一門強數據類型的語言，每一種數據一般都嚴格地對應確定的數據類型。C/C++的數據類型有基本數據類型和非基本數據類型之分。基本數據類型是C/C++內部預先定義的數據類型，非基本數據類型包括指針、數組和結構以及類類型等，非基本數據類型也稱用戶引入的數據類型。17基本數據類型有：char(字符型)、int(整型)、float(單精度浮點型)和double(雙精度浮點型)。在ANSIC++中，還有bool(布爾型)．bool類型的變量其結果值用真true假false表示，true就是1，false就是0。關鍵字char、int、float、double和bool等為基本數據類型的類名。類名不占內存空間。關鍵字void具有特殊的含義，因為沒有void型的數據，只有void*型的指針。除上述基本數據類型外，還有一些類型修飾符，它用來改變基本類型的意義。修飾符有1ong(長型符)、short(短型符)、signed(有符號)和unsigned(無符號)。18short只修飾int，shortint可省略為short,long修飾int和double,1ongint可省略為1ong，一般表示4個字節，修飾longdouble時，一般表示8或10個字節。unsined和signed能修飾char,short,int和long。數據類型確定了數據所占內存空間大小，也確定了數據的范圍。數據類型的數域范圍記錄在頭文件limits.h和float.H中。int類型必然不小于short類型，不大于long類型，在16位系統里是2個字節長，32位系統里為4個字節長。整數類型包括char,short,long,signed,unsigned等。枚舉常數和當作右值使用的枚舉變量可視為int類型看待。19float類型是4字節的浮點數。double是8字節的浮點數，也是32位浮點數學協處理器進行表達式運算的標準類型，double類型是浮點數的缺省類型，float類型的數據一般會轉換到double類型的數據進行運算。浮點類型包括float,double和longdouble類型。longdoulbe類型表示浮點處理器的幕后精度和數據范圍的擴充優化處理，當程序員感到64位double內存不足以處理符點數的運算時，就設置longdouble變量。以便編譯器啟動80位的內部臨時運算寄存單元。20微軟編譯器的longdouble變量只占8字節的內存，但longdouble和double是不同的數據類型。字符型整型浮點型統稱為算術類型。這樣數據的狀態通過變量來索引，變量由這里介紹的類型名引入，通過定義語句分配內存。例如：doubled;shorts;longn;變量d具有類型屬性double，其數據占有8字節的內存。short型變量s具有2字節內存,long型變量n具有4字節內存。21三、算術負運算與補碼轉換一個十進制數可以用字符串抽象的表示為：具體展開為：

字符串中的字符就限制在0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個字符數碼中取值。十進制數的基數為10。遵循逢十進一的運算規則。10k稱為第k+1位數字的權。22例如:,是第3位數的權,其結果是三位數的值。一般地基數為r的r進制數的值可以表示為:其含義就是：其中可以是0,1,2,...,r-1中的數碼,rk稱為第k+1位數字的權即以r為底的k次冪，遵循逢r進位的原則。這樣從上面一般的公式得到二進制數的值為:整型數分有符號和無符號兩種。無符號整數的最高的位數為該數的有機組成部分。有符號整數其最高的位用于識別數的正負，最高為0表示一個正數，1則表示負數。 23

例如:8位長的二進制數00000001b=+1d,01111111b=+127d,00000000b=-127d正數不做補碼原碼轉換，即正數的原碼、補碼相同。例如:對于二進制數11111111可以理解為無符號數的255,也可以理解為原碼-127,同時可以視為-1的補碼。

求補的含義分為兩種:一種是直接求補，另一種是間接求補。直接求補是C/C++語言的單目算術負運算，其含義為對于一個數取補就是對單目操作數按位求反最低位加1，按位求反操作就是1切換為0，0切換為1。算術負運算的源操作數無論數的正負。24例如：2進制數16進制數2進制數16進制數原操作數：11000011c3001111013d按位取反001111003c11000010c2最低位加1001111013d11000011c3十六進制數3d直接求補的結果為c3。十六進制數c3直接求補的結果為3d。例如語句：

printf("0x%x,0x%x\n",-0x10234567,-0xefdcba99);輸出結果：0xefdcba99,0x10234567從上可以看出直接求補偶次得到原來的操作數。25間接求補運算僅對最高位為1的有符號數進行。當內存數據最高位為1時，如果需要執行有符號數的轉換，以便得到這個數的原碼，間接求補運算發生作用。 間接求補的運算規則可根據下面二個步驟進行：1.將最高位的1變為0，這就是取負數的絕對值。2.對負數的絕對值執行直接求補運算。例如對于最高位為1的16進制數ae，d2的二次求補為：16進制數2進制數16進制數2進制數數據的原值ae10101110d211010010最高位清02e001011105201010010按位取反d111010001ad10101101最低位加1d211010010ae1010111026下面兩個步驟也可以得到最高位為1的數(視為負數)的原碼:

1.對負數進行直接求補運算。由此得到負數原碼的絕對值

2.將最高位設置為1。這也就是在負數的絕對值之前加上負號例如對于最高位為