字符类型

字符类型（Character type）变量，顾名思义是用来存储字符的变量。它也包括许多分类，不过我们只需要掌握其中一种就够了。这一种就是之前提到过的 char 型变量。

char 型变量是用于存储部分字符的变量。这部分字符被称作 ASCII 字符，它包括不可见字符和可见字符两部分，共 128 个。除了这 128 个字符之外的字符一般不能用 char 型变量来存储。其中：

不可见字符 33 个，包括换行、Tab（制表符）、退格、删除和响铃等控制字符。
可见字符 95 个，包括大小写字母、数字和常见符号等打印字符。

可见字符顾名思义是“可以看见”的字符。这些字符主要的作用是供读者阅读：比如 A p p l e 这五个字符共同组成了 Apple 这个单词，然后读者可以理解它的意思。不可见字符则是“不可以看见”的字符。有读者可能奇怪，不能看见的字符有什么用呢？其实它的作用主要是控制计算机的除了阅读外的一些其它功能：比如“换行字符”可以让控制台的光标移动到下一行，“响铃字符”可以让计算机发出一个声音等等。

可见字符可以用单引号引起的方式表示出来。比如

char at{'@'};

定义了一个名为 at 的字符型变量，它的初始化值是 '@' ，也就是目前存储了 @ 这个字符。

存储细节

C++标准规定 char 型的大小为 1 字节。这就是为什么有的时候 char 就是字节类型的同义词。

常识告诉我们，计算机中只能存储二进制数，不能直接存储一个字符。所以计算机采用了 ASCII 码表来实现字符到数的对应。比如：

' ' （空格）对应 20
'0' （字符 0）对应 48
'1' （字符 1）对应 49
……
'@' 对应 64
'A' 对应 65
'B' 对应 66
……
'Z' 对应 90
'a' 对应 97
'b' 对应 98
……

等等。有时我们称字符所对应的数为这个字符的ASCII码。完整的ASCII码表可以参见书后附录，我们不需要特别记忆它。

我们已经知道了如何将一些可见字符赋值给字符类型，那么如何将不可见字符——比如换行符赋给字符类型呢？又如何使用单引号 ' 和双引号 " 却不引起歧义呢？这时需要使用转义字符这个概念。转义字符（Escaped character）是以反斜杠 '\' 开头的字符。反斜杠及其后面的字符将作为一个整体代表一个新的含义的字符。比如，我们使用 '\n' 表示换行符，使用 '\t' 表示制表符。可能的转义字符在下表列出：

转义字符	描述	表示
`\'`	单引号	ASCII 编码中为字节 0x27
`\"`	双引号	ASCII 编码中为字节 0x22
`\?`	问号	ASCII 编码中为字节 0x3f
`\\`	反斜杠	ASCII 编码中为字节 0x5c
`\a`	响铃	ASCII 编码中为字节 0x07
`\b`	退格	ASCII 编码中为字节 0x08
`\f`	换页	ASCII 编码中为字节 0x0c
`\n`	换行	ASCII 编码中为字节 0x0a
`\r`	回车	ASCII 编码中为字节 0x0d
`\t`	水平制表	ASCII 编码中为字节 0x09
`\v`	垂直制表	ASCII 编码中为字节 0x0b
`\nnn`	任意八进制值	字节 nnn
`\xnn`	任意十六进制值	字节 nn

同样地，转义字符也可以作为“一句话”的一部分出现在双引号内。下面是一个使用转义字符的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "This is the first line!\n"; // \n 是换行的意思，和 endl 类似
    cout << '\a' << '\\' << endl;        // \a 是响铃的意思； \\ 是输出反斜杠 \ 本身
    cout << '\"' << "\'\"" << endl;      // \" 是输出双引号 " ； \' 是输出单引号 '
}

它的编译运行结果为（并可能响铃一次）：

This is the first line!
\
"'"

响铃与否取决于你使用的终端。如果直接在终端运行的话，Windows 10 会发出“噔咚咚”的响铃；macOS 可能会发出“嘟”的一声。

你可能已经注意到了，字符型和布尔型都属于整数类型的范畴。因此它们都可以像整数那样进行计算如加法、减法等：比如 'A' + 1 的结果就是 'B' 。下面这个例子简单演示了字符类型的运算：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    char a{64};  // @ 的 ASCII 值为 64
    int b{'Z'};
    int c{b - a};
    char d{'a' + 12};
    cout << a << " " << b << endl;
    cout << c << " " << d << endl;
}

它的运算结果如下，你可以对照 ASCII 码表进行验证：

@ 90
26 m

实际上， char 类型也区分 signed 与 unsigned 。但是你可以发现它们的取值范围分别是 -128 ~ 127 和 0 256；其中都覆盖了 ASCII 码表的取值范围（0 ~ 127）。因此在存储 ASCII 字符时， char 的有无符号性是没有影响的。

总结

至此我们已经将 C++ 的最基础的类型——算术类型讲解完毕了。下面这张表大致地总结了它们：

类型说明符	含义	一般的字节数	一般的取值范围
类型说明符	含义	一般的字节数	`signed`	`unsigned`
`bool`	布尔类型	1	`true` 或 `false`
`char`	字符类型	1	ASCII 字符
`short`	短整型	2	$-2^{15}$ ~ $2^{15}-1$	$0$ ~ $2^{16}-1$
`int`	整型	4	$-2^{15}$ ~ $2^{15}-1$	$0$ ~ $2^{16}-1$
`long` ^※	长整型	4	$-2^{31}$ ~ $2^{31}-1$	$0$ ~ $2^{32}-1$
`long long`	扩展长整型	8	$-2^{63}$ ~ $2^{63}-1$	$0$ ~ $2^{64}-1$
`float`	单精度浮点型	4	6~7 位有效数字
`double`	双精度浮点型	8	15~16 位有效数字
`long double`	扩展精度浮点型	$\geqslant$ 8	不少于 15 位有效数字

※ 在 64 位的 UNIX 或类 UNIX 系统下， long 占用 8 字节，表示范围与 long long 相同。

练习

仿照上一章的“猜数游戏”，编写一个“猜字母”的游戏：程序指定一个大写字母，允许用户通过多次输入来猜测是哪一个字母，直至猜对为止。猜错的提示与“猜数游戏”相同，输出提示是猜“大”了还是“小”了。（提示： char 型变量仍然可以通过大于、小于号进行比较。）

练习参考答案

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    char ans{'G'}; // 答案
    char x{'A'};   // 这里不写初始化器也没有问题。
    cin >> x;
    while (x != ans) {
        if (x > ans) {
            cout << "That's bigger than the answer. Try again?" << endl;
        }
        if (x < ans) {
            cout << "That's smaller than the answer. Try again?" << endl;
        }
        cin >> x;
    }
    cout << "Bingo! You got the answer!" << endl;
}

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