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C++ char数据类型(详解版)

前面我们介绍了数字数据类型,本节来看一看字符数据类型。

最简单的字符数据类型是 char 数据类型。该类型的变量只能容纳一个字符,而且在大多数系统上,只使用一个字节的内存。以下示例即声明了一个名为 letter 的 char 变量。请注意,这里的字符常数就是赋给变量的值,要用单引号括起来。

char letter ='A';

下面的程序使用了一个 char 变量和若干字符常数:
//This program uses a char variable and several character literals.
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    char letter;
    letter = 'A';
    cout << letter << endl;
    letter = 'B';
    cout << letter << endl;
    return 0;
}
程序输出结果:

A
B

有趣的是,字符与整数密切相关,因为它们在内部其实是被存储为整数。每个可打印的字符以及许多不可打印的字符都被分配一个唯一的数字。用于编码字符的最常见方法是 ASCII(美国信息交换标准代码的首字母简写)。当字符存储在内存中时,它实际上是存储的数字代码。当计算机被指示在屏幕上打印该值时,它将显示与数字代码对应的字符。

例如,数字 65 对应大写字母 A,66 对应大写字母 B,等等。下面的程序说明了字符之间的关系以及它们的存储方式:
// This program demonstrates that characters are actually
// stored internally by their ASCII integer value.
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char letter;
    letter = 65; // 65 is the ASCII code for the character A
    cout << letter << endl;
    letter = 66; // 66 is the ASCII code for the character B
    cout << letter << endl;
    return 0;
}
程序输出结果:

A
B

图 1 进一步说明,当你认为存储在内存中的是字符(如 A、B 和 C)时,实际上存储的是数字 65、66 和 67。

字符在内存中是以数字形式保存的
图 1 字符在内存中是以数字形式保存的

字符常数和字符串常数的区别

字符常数和 char 变量只能保存一个字符。如果要在常数或变量中存储多个字符,则需要使用更复杂的字符数据类型 string(字符串),字符串常数和变量可以包含一系列的字符。

现在,让我们先来认识一下字符串常数,并将它们与字符常数进行一些比较。

在以下示例中,'H' 是字符常数,"Hello" 是字符串常数。请注意,字符常数用单引号括起来,而字符串常数则用双引号。

cout << 'H' << endl;  //这显示的是字符常数
cout << "Hello" << endl; //这显示的是字符串常数

因为字符串常数几乎可以是任意长度,所以程序必须有一些方法知道它有多长。在 C++ 中,这是通过在其末尾附加一个额外的字节并将数字 0 存储在其中来完成的。这被称为 null 终止符null 字符,它标记着字符串的结尾。

不要将空终止符与字符 '0' 混淆。字符 '0' 的 ASCII 码是 48,而空终止符的 ASCII 码是 0。如果要在屏幕上打印字符 0,则显示的其实是 ASCII 码为 48 的字符;在使用字符串常数或给字符串变量赋值时,ASCII 代码为 0 的字符将自动附加在其末尾。

现在来看一个字符串常数存储在内存中的例子。图 2 描述了字符串 "Sebastian" 的存储方式。

字符串常数在内存中的存储方式
图 2 字符串常数在内存中的存储方式

首先,可以发现字符串中的字符存储在连续的内存位置。其次,可以看到引号不与字符串一起存储,它们只是在源代码中标记字符串的开头和结尾。最后,请注意字符串的最后一个字节,它包含 null 终止符,由 \0 字符表示。最后一个字节意味着虽然字符串 "Sebastian" 的长度为 9 个字符,但它实际占用了 10 个字节的内存。

null 终止符是在后台默默奉献的又一个例子。在显示字符串时,它不会在屏幕上打印,但是它始终在那里默默地做它的工作。需要注意的是,C++ 会自动在字符串常数的末尾附加 null 终止符。

现在来比较一下字符和字符串的存储方式。假设程序中有常数 'A' 和 "A"。图 3 显示了其内部存储方式。

字符和字符串不同的存储方式
图 3 字符和字符串不同的存储方式

如图 3 所示,'A' 是一个 1 字节的元素,而 "A" 是一个 2 字节的元素。由于字符实际上被存储为 ASCII 码,所以图 4 显示了它们在内存中实际存储的内容。

字符和字符串实际存储的内容
图 4 字符和字符串实际存储的内容

因为 char 变量只能保存一个字符,所以它可以被赋值为字符 'A',但不能被赋值为字符串 "A":

char letterOne = 'A';   //该赋值语句正确
char letterTwo = "A";  //该赋值语句错误

注意,重要的是不要把字符常数和字符串常数搞混。字符常数必须使用单引号括起来,而字符串常数则必须使用双引号。

现在应该已经了解,有些字符串虽然看起来像是只有一个字符,但实际上并不是。另外,也有一些字符看起来像是字符串,例如换行符 \n,虽然它由两个字符表示,一个反斜杠和一个控制字符 n,但是它在内部其实只表示一个字符。事实上,所有的转义序列在内部都只有 1 个字节。

下面的程序显示了 \n 作为字符常数的用法,用单引号括起来:
//This program uses character literals.
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    char letter;
    letter = 'A';
    cout << letter << '\n';
    letter = 'B';
    cout << letter << '\n';
    return 0;
}
程序输出结果:

A
B

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