核心要点速览

  • 数据类型分类：基本类型、复合（派生）类型、自定义类型
  • 核心复合类型：指针、引用、数组、结构体、联合体、枚举
  • 变量关键特性：存储类别（auto/static/extern 等）、初始化要求、作用域与生命周期
  • 常量核心：const（只读）、constexpr（编译期常量）
  • 类型转换：隐式转换（编译器自动）、显式转换（四种强制转换）

一、数据类型

1.1 基本类型

基本类型是 C++ 内置的基础数据类型，具有固定内存大小（部分受平台影响）和明确取值范围。

类型 典型大小（32/64 位系统） 含义 / 范围 面试考点
bool 1 字节 布尔值：true（1）/false（0） sizeof(bool)恒为 1；不可用 0 / 非 0 代替（语法允许但不规范）
char 1 字节 ASCII 码：-128127 或 0255 区分signed char（带符号）和unsigned char（无符号）；默认符号性由编译器决定
short 2 字节 短整数：-32768~32767 与short int等价；用于节省内存
int 4 字节（通用） 整数：-2³¹~2³¹-1 平台无关性（主流编译器统一 4 字节）；计数、返回值首选类型
long 4 字节（32 位）/8 字节（64 位） 长整数：随平台变化 避免依赖其大小，优先用固定宽度类型（如int64_t）
long long 8 字节 超长整数：-2⁶³~2⁶³-1 C++11 标准，跨平台 8 字节，适合大整数
float 4 字节 单精度浮点：有效数字 6-7 位 精度低；避免直接比较（存在误差）
double 8 字节 双精度浮点：有效数字 15-17 位 默认浮点类型（如3.14是 double）；科学计算首选
void 无大小 无类型（表示 “空”） 用于无返回值函数、void*指针（可指向任意类型）

关键补充

  • 跨平台一致性保证：使用 C++11 固定宽度类型（定义于<cstdint>），如int32_t（32 位带符号）、uint64_t（64 位无符号）。
  • sizeof计算规则：sizeof(char)恒为 1；sizeof(int)通常 4 字节；sizeof(void)编译报错；sizeof(bool)始终为 1。

1.2 复合类型（派生类型）

基于基本类型或自定义类型扩展，核心用于组合、关联或间接访问数据。

指针

  • 存储目标变量的内存地址，大小仅与系统位数相关（32 位 4 字节，64 位 8 字节，与指向类型无关）。
  • 核心特性：
    1. 未初始化指针为野指针（指向随机地址，操作易崩溃），需避免。
    2. nullptr（C++11）：空指针常量，替代NULL（NULL本质是 0，易引发歧义）。
    3. 指针运算：仅对数组指针有效（p++步长为指向类型的大小）。
    4. 数组名本质：指向数组首元素的常量指针（不可修改指向）。

引用

  • 变量的 “别名”，语法：类型& 引用名 = 变量名，必须初始化且绑定后不可更改。
对比项 指针 引用
定义 可空（nullptr） 不可空（必须绑定变量）
指向修改 可重新指向其他变量 绑定后不可更改
初始化 可延迟初始化（风险高） 必须定义时初始化
内存占用 占内存（存储地址） 不占额外内存（编译器优化）
核心用途 动态内存管理、多级间接访问 函数参数 / 返回值（避免拷贝）、简化代码

结构体（Struct）

  • 组合多个不同类型数据（成员）为一个整体，成员按顺序占用独立内存。
  • 核心特性：结构体大小 = 成员大小之和 + 内存对齐填充字节。
  • 用途：存储关联数据（如个人信息：姓名、年龄、身高）。

联合体（Union）

  • 所有成员共享同一块内存，同一时间仅能有效使用一个成员。
对比项 结构体（Struct） 联合体（Union）
内存分配 成员独立占用内存，总大小 = 成员和 + 填充 成员共享内存，总大小 = 最大成员大小（+ 对齐填充）
成员关系 成员并存（可同时访问） 成员互斥（同一时间仅能用一个）
核心用途 组合关联数据 节省内存、实现类型转换

枚举（Enum）

  • 自定义整数类型，用于组合含义相关的命名常量。
  • 分类：
    1. 传统枚举：enum E {A, B=5, C};，成员作用域全局（易冲突），可隐式转 int。
    2. 强类型枚举（C++11 推荐）：enum class E {A, B};，作用域受限（需E::A访问），不可隐式转 int（更安全）。
  • 赋值规则：未手动赋值时，首个常量为 0，后续依次 + 1；中间赋值后，后续常量基于该值递增。

1.3 自定义类型

  • 由用户通过class（类）、struct（结构体）、enum（枚举）等关键字定义的类型。
  • 核心作用：封装数据与行为，提升代码可读性和复用性。

二、变量

2.1 变量的定义与初始化

  • 定义：编译器为变量分配内存空间。

  • 初始化：定义时赋予初始值（避免 “垃圾值”，提升代码安全性）。

  • 常见初始化方式：

    1
    2
    3
    4
    int a = 10;    // 拷贝初始化
    int b(20);     // 直接初始化（适合构造函数场景）
    int c{30};     // 列表初始化（C++11，禁止窄化转换，如int{3.14}编译报错）
    int d = {40};  // 拷贝列表初始化

2.2 存储类别（关键字修饰）

存储类别决定变量的生命周期、作用域和存储位置。

关键字 核心特性与用途
auto（C++11） 编译器自动推导类型；不能用于函数参数（模板除外）、数组类型；推导引用需显式加&
static 局部静态变量：生命周期为程序全程，首次调用初始化；全局静态变量：仅当前.cpp 可见（避免命名冲突）；类静态成员：属于类，所有对象共享
extern 声明变量 / 函数在其他文件定义（跨文件共享）；仅声明不分配内存，带初始化则变为定义
register 提示编译器存于寄存器（C++17 后弃用，现代编译器优化足够）
mutable 仅用于类非静态成员；允许 const 成员函数修改该变量（突破 const 限制）
volatile 禁止编译器优化；变量值可能被外部因素修改（如硬件、多线程），每次访问直接读内存

2.3 常见问题解答

  • 局部变量屏蔽全局变量时如何访问全局变量？用::（全局作用域解析符），如::global_var。
  • 全局变量与局部static变量的初始化顺序？全局变量在main前初始化，局部static变量首次进入函数时初始化（C++11 后线程安全）；销毁顺序与初始化相反。
  • 未初始化的局部变量和全局变量区别？局部非static变量是 “垃圾值”；全局变量和static变量会零初始化（数值为 0，指针为nullptr）。

2.4 常量

常量是初始化后不可修改的变量，核心分为const和constexpr。

const（只读常量）

  • 修饰变量：初始化后不可修改，作用域与变量一致。

  • 修饰指针（三大场景）：

    1
    2
    3
    const int* p;    // 常量指针：指向的内容不可改（*p不可改），p可改指向
    int* const p;    // 指针常量：p的指向不可改，*p可改
    const int* const p;  // 指向常量的指针常量：内容和指向均不可改

constexpr（编译期常量，C++11）

  • 要求表达式在编译期可计算，比const更严格（const可运行期初始化）。
  • 用途：定义数组大小、模板参数等依赖编译期常量的场景。

2.5 类型转换

隐式转换（自动转换）

  • 遵循 “安全优先” 原则，优先 “小范围→大范围”（类型提升），避免溢出。
  • 转换顺序：bool→char→short→int→long→long long→float→double→long double。
  • 注意：explicit关键字可禁止类的隐式类型转换。

显式转换（四种强制转换）

转换方式 核心用途 风险程度
static_cast 基本类型转换（int→double）、父类 / 子类指针转换（无动态检查） 中等（父类→子类可能越界）
dynamic_cast 多态类型转换（仅用于含虚函数的类），运行期检查有效性 低（失败返回nullptr/ 抛异常）
const_cast 移除指针 / 引用的const属性 高（修改原const变量会导致未定义行为）
reinterpret_cast 底层二进制重解释（如int*→char*） 极高（依赖平台，无移植性）

问答

  • 何时用dynamic_cast？多态场景下，需将父类指针安全转为子类指针（需父类有虚函数，运行期校验合法性）。
  • 为何避免reinterpret_cast？直接操作二进制，忽略类型安全，结果依赖平台，移植性极差。