数据类型的一些问题

在C++中，每一种内置的数据类型都拥有不同的属性，其中包含的信息对设计程序来说是非常重要的，下面来看一下，<limits>库是怎样有助于访问这些信息的。

　　C++中约有10种截然不同的整数类型及超过3种的浮点类型，而每种数据类型都有不同的数值属性，如数值范围、能表示的最大位数、或各自的精度等等，这些属性对金融、科学、图形、数字信号处理等程序来说是极其重要的。本文讨论使用<limits>库，怎样在程序中获得这些基本数据类型的数值属性。

　　"一个double类型中能存储多少位？"，"signed long能表示的最大正数是多少？"如果这些问题的答案对你的程序很重要，那么你怎样以一种方便、且系统的方法来得到答案呢？答案就是：使用标准<limits>库。

　　浮点的乐章

　　C++中浮点数据类型精度是有限的，某些与硬件有关的特性导致了浮点数据类型的截断与取整。现在，你就明白为什么2.0/3.0的结果大概是0.66666666666666663了吧，"数字噪音"通常是大多数bug的源头，请看如下例子：

double d1=2., d2=3.;
d1/=d2; // 2/3
if (d1*10==(20./d2)) //条件本应该是"真"的，但，哎！
{
//永远不可能执行到的代码
do_equal();
}

　　花括号中的代码行永远也不可能执行，因为在 == 两边的表达式结果会有轻微的差别，d1*10的结果是6.6666666666666661，而20./d2的结果是6.6666666666666670，正是这种浮点算法的截断与近似值导致了此差异的发生。在此，可使用定标整数，但有时这并不是一个妥善的解决办法，试想有一张计算复数公式的电子表格--它必须使用浮点类型，在这种情况下，小正数（epsilon）常量这个问题就来了，小正数通常为可用给定数据类型的大于1的最小值与1之差来表示。举例来说，double类型的小正数为：

#include <iostream>
#include <limits>
using namespace std;
cout << numeric_limits<double>::epsilon( ) << endl; //输出：2.22045e-016

　　为减少if语句中数字噪音带来的影响，可用一个检查两值粗略相等的表达式来代替 == 操作符。如：

if ( ((d1*10)-(20.0/d2)) <= numeric_limits<double>::epsilon())
{
do_equal();
}

　　如果double类型的(d1*10)-(20.0/d2)结果不大于小正数，那么它几乎为零，因此，两个子表达式结果相等，应用此技巧可有效降低错误的阀值。例如，如果十亿分之一或者更小的数值，对你的程序来说无关紧要，那么可试下以下的技巧：

const double BILLIONTH=1./1000000000;
if ( ((d1*10)-(20.0/d2)) <= BILLIONTH)

　　此处请记住，小正数是最小的偏差极限。

　　比double更好

　　选择一种浮点数据类型的标准，是它可以在精度无损的情况下最大存储的十进制位数。例如，假设你的程序必须支持到16位的十进制数，那么应该使用double、long double还是用户自定义类型呢？要解答此问题，可使用numeric_limits::digits10常量，它会告诉你在精度无损情况下某种类型可表示的最大十进制位数：

cout<<numeric_limits<double>::digits10<<endl;//输出：15

　　看起来double并不支持这种精度，那么long double呢？

cout<<numeric_limits<long double>::digits10<<endl; //输出：18

　　对了，它就可以。请注意，digits10对整型数也同样适用：

cout<<numeric_limits<long>::digits10<<endl; //输出：9

　　最大值与最小值

　　最大值与最小值即是对相应类型调用numeric_limits::max()和numeric_limits:min()所得到的值：

cout<<numeric_limits<int>::max()<<endl;// 2147483647

　　无限的<limits>

　　在IEC 559规范实现中，浮点数据类型可表示为"不是一个数字"或NaN。NaN是一种特殊的编码，其代表某种非法数字，可由非法指令产生，或意为指示一个不应被忽略的数值。如果出现在表达式中的NaN没有发出一个"信号"，则其为"安静"状态；否则，其为一个发"信号"的NaN。下面的例子检查在目标平台上支持哪种NaN类型，并把NaN的值赋给一个变量：

double d=0;
if(numeric_limits<double>::has_quiet_NaN)
d=numeric_limits<double>::quiet_NaN();
else if (numeric_limits<double>::has_signaling_NaN)
d=numeric_limits<double>::signaling_NaN();
else cerr<<"NaN for double isn't supported";

　　无限在此是一种特殊的情况，其通常由被零除或其他操作产生。下例代码检查目标平台上是否定义了一种特殊的无限码，并把此值赋给一个变量：

float f=0;
if(numeric_limits<float>::has_infinity)
f=numeric_limits<float>::infinity();
else cerr<<"infinity for float isn't supported";

 

C++            C#
=====================================
WORD            ushort
DWORD            uint
UCHAR            int/byte   大部分情况都可以使用int代替,而如果需要严格对齐的话则应该用bytebyte 
UCHAR*            string/IntPtr
unsigned char*         [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)]byte[]/？（Intptr）
char*            string
LPCTSTR            string
LPTSTR            [MarshalAs(UnmanagedType.LPTStr)] string
long            int
ulong               uint
Handle            IntPtr
HWND            IntPtr
void*            IntPtr
int            int
int*            ref int
*int            IntPtr
unsigned int        uint
COLORREF                uint

API与C#的数据类型对应关系表 
API数据类型 类型描述 C#类型 API数据类型 类型描述 C#类型 
WORD 16位无符号整数 ushort CHAR 字符 char 
LONG 32位无符号整数 int DWORDLONG 64位长整数 long 
DWORD 32位无符号整数 uint HDC 设备描述表句柄 int 
HANDLE 句柄,32位整数 int HGDIOBJ GDI对象句柄 int 
UINT 32位无符号整数 uint HINSTANCE 实例句柄 int 
BOOL 32位布尔型整数 bool HWM 窗口句柄 int 
LPSTR 指向字符的32位指针 string HPARAM 32位消息参数 int 
LPCSTR 指向常字符的32位指针 String LPARAM 32位消息参数 int 
BYTE 字节 byte WPARAM 32位消息参数 int

BOOL=System.Int32
BOOLEAN=System.Int32
BYTE=System.UInt16
CHAR=System.Int16
COLORREF=System.UInt32
DWORD=System.UInt32
DWORD32=System.UInt32
DWORD64=System.UInt64
FLOAT=System.Float
HACCEL=System.IntPtr
HANDLE=System.IntPtr
HBITMAP=System.IntPtr
HBRUSH=System.IntPtr
HCONV=System.IntPtr
HCONVLIST=System.IntPtr
HCURSOR=System.IntPtr
HDC=System.IntPtr
HDDEDATA=System.IntPtr
HDESK=System.IntPtr
HDROP=System.IntPtr
HDWP=System.IntPtr
HENHMETAFILE=System.IntPtr
HFILE=System.IntPtr
HFONT=System.IntPtr
HGDIOBJ=System.IntPtr
HGLOBAL=System.IntPtr
HHOOK=System.IntPtr
HICON=System.IntPtr
HIMAGELIST=System.IntPtr
HIMC=System.IntPtr
HINSTANCE=System.IntPtr
HKEY=System.IntPtr
HLOCAL=System.IntPtr
HMENU=System.IntPtr
HMETAFILE=System.IntPtr
HMODULE=System.IntPtr
HMONITOR=System.IntPtr
HPALETTE=System.IntPtr
HPEN=System.IntPtr
HRGN=System.IntPtr
HRSRC=System.IntPtr
HSZ=System.IntPtr
HWINSTA=System.IntPtr
HWND=System.IntPtr
INT=System.Int32
INT32=System.Int32
INT64=System.Int64
LONG=System.Int32
LONG32=System.Int32
LONG64=System.Int64
LONGLONG=System.Int64
LPARAM=System.IntPtr
LPBOOL=System.Int16[]
LPBYTE=System.UInt16[]
LPCOLORREF=System.UInt32[]
LPCSTR=System.String
LPCTSTR=System.String
LPCVOID=System.UInt32
LPCWSTR=System.String
LPDWORD=System.UInt32[]
LPHANDLE=System.UInt32
LPINT=System.Int32[]
LPLONG=System.Int32[]
LPSTR=System.String
LPTSTR=System.String
LPVOID=System.UInt32
LPWORD=System.Int32[]
LPWSTR=System.String
LRESULT=System.IntPtr
PBOOL=System.Int16[]
PBOOLEAN=System.Int16[]
PBYTE=System.UInt16[]
PCHAR=System.Char[]
PCSTR=System.String
PCTSTR=System.String
PCWCH=System.UInt32
PCWSTR=System.UInt32
PDWORD=System.Int32[]
PFLOAT=System.Float[]
PHANDLE=System.UInt32
PHKEY=System.UInt32
PINT=System.Int32[]
PLCID=System.UInt32
PLONG=System.Int32[]
PLUID=System.UInt32
PSHORT=System.Int16[]
PSTR=System.String
PTBYTE=System.Char[]
PTCHAR=System.Char[]
PTSTR=System.String
PUCHAR=System.Char[]
PUINT=System.UInt32[]
PULONG=System.UInt32[]
PUSHORT=System.UInt16[]
PVOID=System.UInt32
PWCHAR=System.Char[]
PWORD=System.Int16[]
PWSTR=System.String
REGSAM=System.UInt32
SC_HANDLE=System.IntPtr
SC_LOCK=System.IntPtr
SHORT=System.Int16
SIZE_T=System.UInt32
SSIZE_=System.UInt32
TBYTE=System.Char
TCHAR=System.Char
UCHAR=System.Byte
UINT=System.UInt32
UINT32=System.UInt32
UINT64=System.UInt64
ULONG=System.UInt32
ULONG32=System.UInt32
ULONG64=System.UInt64
ULONGLONG=System.UInt64
USHORT=System.UInt16
WORD=System.UInt16
WPARAM=System.IntPtr

<---------补充----------->

Wtypes.h 中的非托管类型    非托管C 语言类型    托管类名       说明 
HANDLE                        void*                   System.IntPtr  32 位 
BYTE                            unsigned char       System.Byte    8 位 
SHORT                         short                    System.Int16   16 位 
WORD                          unsigned short      System.UInt16  16 位 
INT                               int                       System.Int32   32 位 
UINT                             unsigned int         System.UInt32  32 位 
LONG                            long                    System.Int32   32 位 
BOOL                            long                    System.Int32   32 位 
DWORD                        unsigned long       System.UInt32  32 位 
ULONG                          unsigned long      System.UInt32  32 位 
CHAR                            char                    System.Char    用 ANSI 修饰。 
LPSTR                           char*                  System.String 或 System.StringBuilder 用 ANSI 修饰。 
LPCSTR                         Const char*         System.String 或 System.StringBuilder 用 ANSI 修饰。 
LPWSTR                        wchar_t*             System.String 或 System.StringBuilder 用 Unicode 修饰。 
LPCWSTR                      Const wchar_t*    System.String 或 System.StringBuilder 用 Unicode 修饰。 
FLOAT                           Float                    System.Single 32 位 
DOUBLE                        Double                 System.Double 64 位

C++数据类型

新术语 C++数据类型定义编译器在内存中存放信息的方式。在有些编程语言中，可以向变量赋予任何数值类型。例如，下面是BASIC代码的例子：x = 1;x = 1000;x = 3.14;x = 457000;在BASIC中，翻译器能考虑根据数字长度和类型分配空间。而在C++，则必须先声明变量类型再使用变量：int x1 = 1;int x = 1000;float y = 3.14;long z = 457000;这样，编译器就可以进行类型检查，确保程序运行时一切顺利。数据类型使用不当会导致编译错误或警告，以便分析和纠正之后再运行。有些数据类型有带符号和无符号两种。带符号（signed)数据类型可以包含正数和负数，而无符号（unsigned)数据类型只能包含正数。表1.1列出了C++中的数据类型、所要内存量和可能的取值范围。 
表1.1C++数据类型(32位程序) 
数据类型 字节 数取值范围 
char 1 -128到126 
unsigned char 1 0到255 
short 2 -32,768到32,767 
unsigned short 2 0到65,535 
long 4 -2,147,483,648到2,147,483,648 
unsigned long 4 0到4,294,967,295 
int 4 同long 
unsigned int 4 同unsigned long 
float 4 1.2E-38到3.4E381 
double 8 2.2E-308到1.8E3082 
bool 1 true或false 
从上表可以看出，int与long相同。那么，为什么C++还要区分这两种数据类型呢?实际上这是个遗留问题。在16位编程环境中，int要求2个字节而 long要求4个字节。而在32位编程环境中，这两种数据都用4个字节存放。C++Builder只生成32位程序，所以int与long相同。说明 在 C++ Builder和BorLand C++ 5.0中，Bool是个真正的数据类型。有些C++编译器有Bool关键字，则Bool不是个真正的数据类型。有时Bool只是个typedef，使Bool等价于int。typedef实际上建立别名，使编译器在一个符号与另一符号间划上等号。 typedef的语法如下：typedef int Bool;这就告诉编译器:Bool是int的别名。说明 只有double和float数据类型使用浮点数（带小数点的数）。其它数据类型只涉及整数值。尽管integer数据类型也可以指定带小数点的数值，但小数部分会舍弃，只将整数部分赋予整型变量，例如：int x=3.75;得到的x取值为3。注意，这个整数值并不是四舍五入，而是放弃小数部分。顺便说一句，大多数Windows程序很少用到浮点数。C++可以在必要时进行不同数据类型间的换算。例如：short result;long num1 = 200; long num2 = 200;result = num1 * num2;这里我想将两个长整型的积赋予一个短整型。尽管这个公式混用了两种数据类型，但C++能够进行换算。计算结果会怎样呢?结果会让你大吃一惊，是25536，这是绕接(wrop)的结果。从表1.1可以看出，短整型的最大取值为 32767，在最大值之上加1会怎么样呢?得到的是32768。这实际上与汽车里程计从99999回到00000的道理一样。为了说明这点，请输入并运行下列清单1.3中包含的程序。 
清单1.3Wrapme.cpp 
1: #include <iostream.h> 
2: #include <conio.h> 
3: #pragma hdrstop 
4: 
5: int main(int argc,char **argv) 
6: { 
7:short x = 32767; 
8:cout << " x = " << x << endl; 
9:x++; 
10: cout << " x = " << x << endl; 
11: getch(); 
12: return 0; 
13: }

40000 - 32768 -32768 = -25536；