布尔类型及引用

Posted 2020-11-02

        今天我们来学习下 C++ 中的布尔类型。说起布尔类型，有的同学可能在 C 语言中听过，0 代表假，1 代表真。我们在 C 语言中用 int 类型的数来表示布尔类型，这也是可取的。但是在 C++ 中正式引出了布尔类型这个概念，它是一种基本类型。C++ 中的 bool 可取的值只有 true 和 false，理论上 bool 只占用一个字节。注意：true 代表真值，编译器内部用 1 来表示；false 代表非真值编译器内部用 0 来表示。

        bool 类型只有 true（非0）和 false（0）两个值，C++ 编译器会将非 0 值转换为 true，0 值转换为 false。下来我们来以代码为例进行分析

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    bool b = false;
    int a = b;
    
    printf("sizeof(b) = %d\n", sizeof(b));    // 1
    printf("b = %d, a = %d\n", b, a);        // 0, 0
    
    b = 3;
    a = b;
    
    printf("b = %d, a = %d\n", b, a);        // 1, 1
    
    b = -5;
    a = b;
    
    printf("b = %d, a = %d\n", b, a);        // 1, 1
    
    a = 10;
    b = a;
    
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);        // 10, 1
    
    a = 0;
    b = a;
    
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);        // 0, 0
    
    return 0;
}

        我们分析下，第 8 行打印 bool 类型 b 的内存大小，那么便是为 1 了。由于它初始化为 false ，所以为 0， a = b 当然也为 0 了；第 11 行 b 为非 0。所以第 14 行打印出 1， 1；第 16 行 b 为非 0。所以第 19 行打印出 1， 1；第 21 行 a 为 10，所以第 24 行打印出 10， 1；第 26 行 a 为 0，所以第 29 行打印出 0， 0啦。我们看看编译结果

        因为布尔类型是 C++ 中的基本数据类型，所以我们可以定义 bool 类型的：局部变量、全局变量、常量、指针、数组 ... ； C++ 对三目运算符也进行了升级，在 C 语言中的三目运算符返回的是变量值，不能作为左值使用；但在 C++ 中，三目运算符可直接返回变量本身，所以它即可作为右值使用，又可作为左值使用。注意：三目运算符可能返回的值中如果有一个是常量值，则不能作为左值使用。

        下来我们以代码为例进行分析

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    
    (a < b ? a : b) = 3;
    
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);   
    
    return 0;
}

        这段代码在 gcc 中肯定编译通不过因为三目运算符返回的是变量值，给常量赋值肯定出问题，那么在 g++ 中，它可以通过，返回的是变量本身，所以第 8 行相当于 a = 3。我们来看看编译结果

        我们看到 gcc 编译直接报错，但是 g++ 编译通过，并且成功的改变了 a 的值。在这块我们就不得不提变量名了，我们之前学过变量是一段实际连续存储空间的别名；程序中通过变量来申请并命名存储空间；通过变量的名字可以使用存储空间。我们再来想一个问题：一段连续的存储空间只能有一个别名吗？在 C++ 中新增了引用的概念。那么什么是引用呢？引用可以看作一个已定义变量的别名，它的语法格式是：TYpe& name = var；注意：普通引用在定义时必须同同类型的变量进行初始化。我们以代码为例进行分析

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 3;
    int& b = a;
    
    b = 5;
    
    printf("a = %d\n", a); 
    printf("b = %d\n", b); 
    printf("&a = %p\n", &a);
    printf("&b = %p\n", &b);
    
    return 0;
}

        我们看到在第 6 行进行了 a 的引用，也就是说， b 为 a 的别名，改变 b 的值就相当于改变 a 的值啦。我们看看编译结果

        我们看到 a 和 b 都改为了 5，并且他俩的地址是一样的，也就证明了 b 是 a 的别名。那么回到之前的三目运算符的问题，当三目运算符的可能返回值都是变量时，返回的是变量引用；当三目运算符的可能返回值中有常量时，返回的是值。如下所示

        通过对布尔类型和引用的学习，总结如下：1、bool 类型是 C++ 新增加的基础类型，它的值只能是 true 和 false；2、C++ 中的三目运算符可作为左值使用；3、C++ 中的引用可以看作变量的别名来使用；4、三目运算符的可能返回都是变量时，返回的是引用。

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