【C++】数据类型、函数、头文件、断点调试

本文主要是介绍【C++】数据类型、函数、头文件、断点调试，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

四、基本概念

这部分和C语言重复的部分就简写速过，因为我之前写过一个C语言的系列，非常详细。C和C++这些都是一样的，所以这里不再一遍遍重复码字了。感兴趣的同学可以翻看我之前的C语言系列文章。

1、数据类型
编程的本质就是操作数据。
操作数据就是读数据、进行计算、写数据，其中读和写必然要牵扯到数据的存储。
数据的存储就必须要有数据的名字（变量名）、数据的内容（变量值）、数据的类型(变量类型)。

名字和值好理解，那为啥要类型呢？类型表示给这个变量一个多大的空间去存储它，比如一个字母a就给1个字节(8bit)就可以了，多了就是浪费；一个整数一般给4个字节，就是32位，当然你还可以规定比如第一个位表示符号位，这样就是可以表示正整数和负整数了，那剩下的31位，就能最大存一个2的31次方这个数字，当然如果你存了31个0，那就是0了，如果你存了31个1，那就是数字2的31次方了。也所以不是你想存多大就能存多大的，数字超过2的31次方，就会发生溢出，也就是你存的数字并不是你想存的数字了。

所以数据类型就是指这个数据存放空间的大小。不同的数据类型意味着占用不同大小的内存空间。

下图是基本的数据类型：

说明：
(1)数据首先是分为常量和变量。在程序运行的过程中，其值不能被改变的叫常量。可以改变的叫变量，入上图F。
常量我们用宏定义，上图A，宏URL就表示字符串“hello world”。上图中BCDE都是变量。

（2）不管是常量还是变量，对计算机来说最重要的是地址和类型！所谓的变量名其实是给程序员看的。计算机只要知道这个数据的首地址和占用内存的大小即可，它不需要知道这个数据的名称。数据名称只是程序员写的代码和编译器之间的沟通信号。编译器和代码用变量名沟通完毕后，编译器再和cpu传话时，用的就是这个数据的首地址和占用空间了。

（3）如果是整数变量，你可以定义变量的类型为int，short，long，long long这4种类型之一。其中int类型占用4个字节，short类型占2个字节，long类型占4个字节，long long 类型占8个字节。占用字节的大小决定着你这个数字在内存中的存储空间的大小，也就是决定着你存储的数字的上下限。unsigned表示是否有符号位。
同理其他数据类型。

（4）不同的数据类型给分配多大的内存，一般是取决于编译器，不同类型编译器之间会有差异，一般情况下，不会相差太大。

（5）bool类型不是取1就是取0，是不是1个比特位就够用了，为啥给分一个字节的空间呢？因为我们寻址内存的是是按照字节寻找的，找不到位的哈。

（6）除了上面展示的数据类型，你也可以创建自定义数据类型，但你自定义的类型都是在这些基本类型之上创建的。

（7）数据转化为指针或引用。指针通过一个*号来声明，引用用&表示。说来话长，这些以后要专门聊。

2、函数

函数就是我们写的代码块，被设计用来执行特定的任务。
如果函数被放到类里面了，就叫做方法了。所以这里我们讲的是函数不是方法。
为啥要函数？避免重复写相同的代码。你就理解为把某项特定的功能封装起来。你啥时候想用这个功能了，你调用这个函数就可以了。下面用例子展示：
左图所示：我写了3个函数A、B、C。函数A的名字是Multiply，名字前面的int表示函数的返回值的类型是整型，名字后面的括号里是参数。这个函数有两个参数，a和b，参数a和b的类型都是int类型。函数B的名字是func,这个函数只是要实现在屏幕上打印一个4x2的结果，所以也不需要什么参数，所以小括号里面啥参数也不用写。又因为这个函数也不返回啥，所以函数名前面的返回值类型是void,void就是啥也没有的意思。函数C就是我们常说的main函数，是一个程序的入口函数，因为不需要传入任何参数，所以后面小括号里面啥也不用写，又因为其返回值是0，所以main前面是int。
左图的Multiply函数就是一个“实现两个数相乘计算出结果”这个功能的函数。我们在C函数体内调用了3次Multiply函数。但是有没有发现，在main函数里写了3遍cout，是不是很麻烦。所以右图我们再写一个MutiplyAndLog函数，把A和B的功能都包含进来，是不是右图的main函数就简洁了很多！对这就是函数的封装打包，就是为了避免重复写代码！

函数有声明和定义。声明通常存储在头文件中，我们在翻译单元或cpp文件中编写定义

函数很重要，每个程序都是由一系列函数组成的。所以这里简单过一下函数调用过程中的堆栈：

堆（Heap）与栈（Stack）是开发人员必须面对的两个概念，不同场景下，堆与栈代表不同的含义。一般情况下，有两层含义：
（1）程序内存布局场景下，堆与栈表示两种内存管理方式；
（2）数据结构场景下，堆与栈表示两种常用的数据结构。

这里的堆栈通常称为调用栈或执行栈，是由操作系统和编译器共同管理的一种数据结构，用于存储函数调用的上下文信息。下面展示一个函数调用的粒子：

可见一个程序的运行一般是在内存中跳来跳去执行函数的。函数的prologue、epilogue是自动由编译器生成的，它的具体实现细节可能因编程语言、编译器、目标架构和调用约定的不同而有所变化。例如，在x86架构的C语言中，函数prologue和函数 epilogue 的典型汇编代码可能如下：

3、头文件

头文件通常用于声明一些函数。头文件中有很多函数声明，使我们在多个.cpp文件中使用。头文件就是我们声明函数的一个公共地方。

如上图所示，如果每个.cpp文件用到的函数都得声明一下，就非常麻烦，所以我们所有的函数的声明都放到.h文件中，然后在.cpp中include这个头文件，当预编译时就相当于是声明了。
A：这条语句的意思是只声明一次。当我们有多个头文件时，很难保证多个头文件中的声明函数没有重复的，当我们把多个头文件都include到.cpp文件中时，就会出现重复声明，就会报错，pragma once可以避免多次声明。
B：有的有头文件有后缀.h，有的头文件没有后缀，这是因为C++标准库和C标准库的区分。C++标准库的头文件文件名都没有扩展名，以此和C标准库进行区分。
C：include头文件时，有的用尖括号有的用双引号是因为：尖括号只用于编译器包含的默认路径，而如果你使用引号，那就自由很多，你可以写任意的你的相对路径。

4、断点调试

如果你的代码有语法错误，那编译时就会报错，你按照报错信息调试代码即可。但是如果你的代码能顺利运行但就是运行结果非你所想、或者运行过程中系统崩溃等现象，这些你就没法通过报错信息调试了，此时很重要的调试方法就是打断点->读取内存信息，去分析为啥运行过程中没有按照你的预期执行。

设置断点是为了读取内存。断点就是暂停的意思，程序执行到断点处就会挂起执行线程，此时程序的状态，就是你内存的状态。此时你查看内存视图，诊断你程序出问题的原因。

(1)如何进入断点调试模式：