我的C++规范 - 计算压岁钱
今天来讲一讲如何使用代码计算，上面的代码简单的样式了数学中加减乘除的用法，用于计算一些问题，上面的代码的每一处计算都是有实际需求的，这个系列的文章并不会列举出所有的计算符号与功能，只会举例子对功能进行说明，如果你需要更详细的资料请自行使用AI查询。C++中需要运行计算代码，离不开变量，变量是一种存储数据的容器，这种数据可以是任何东西，如数字/字符/地址等等，需要将他们存入变量，然后使用运算符进行计
计算压岁钱
简单的算术
main.cpp
#include <iostream>
#include "mclog.h"
#include "byte.h"
int main(int argc, char **argv)
{
// 计算今日花销
int pay = 15 + 2 + 45 + 230;
MCLOG("计算今日花销 " << $(pay))
// 计算零花钱
int father = 25;
int mother = 200;
int nuncle_2 = 15;
int nuncle_3 = 88;
int money = father + mother + nuncle_2 + nuncle_3;
int money_save = money - 288;
MCLOG("\n计算零花钱 " << $(money))
MCLOG("\n被妈妈保存后的剩余零花钱 " << $(money_save))
// 计算红包面积
double width = 12.4;
double length = 5.8;
double area = width * length;
MCLOG("\n计算红包面积 " << $(area))
// 计算兄弟平分压岁钱-你的部分
int sum_money = 9;
int brothers = 2;
int part = sum_money / brothers;
MCLOG("\n计算兄弟平分压岁钱-你的部分 " << $(part))
// 计算兄弟平分压岁钱-重新计算
double re_sum_money = 9.0;
double re_brothers = 2.0;
double re_part = re_sum_money / re_brothers;
MCLOG("\n计算兄弟平分压岁钱-重新计算 " << $(re_part))
// 类型字节长度
char int8 = 0;
short int16 = 0;
int int32 = 0;
long long int64 = 0;
float f32 = 0.0;
double f64 = 0.0;
MCLOG("\n类型字节长度")
MCLOG($(sizeof(int8)))
MCLOG($(sizeof(int16)))
MCLOG($(sizeof(int32)))
MCLOG($(sizeof(int64)))
MCLOG($(sizeof(f32)))
MCLOG($(sizeof(f64)))
MCLOG("\n正负数类型最大长度")
MCLOG($(INT8_MAX))
MCLOG($(INT16_MAX))
MCLOG($(INT32_MAX))
MCLOG($(INT64_MAX))
MCLOG("\n正整数各类型最大长度")
MCLOG($(UINT8_MAX))
MCLOG($(UINT16_MAX))
MCLOG($(UINT32_MAX))
MCLOG($(UINT64_MAX))
/*
正负数与正整数的最大值：
下面的三个变量的值，int 需要首位 0 区分正负值
0b01111111111111111111111111111111
0b11111111111111111111111111111111
0b11111111111111111111111111111111
*/
int int32_max = 0b01111111111111111111111111111111;
int int32_max_neg = 0b11111111111111111111111111111111;
unsigned int uint32_max = 0b11111111111111111111111111111111;
MCLOG("\n正负数与正整数的最大值")
MCLOG($(int32_max))
MCLOG($(int32_max_neg))
MCLOG($(uint32_max))
// 正数与负数
int pos = 5;
int neg = -5;
std::string bit_pos = print_byte_int32(pos);
std::string bit_neg = print_byte_int32(neg);
MCLOG("\n正数 " << $(bit_pos))
MCLOG("\n负数 " << $(bit_neg))
// 整数与浮点二进制存储格式对比
int iyear = 12;
float fyear = 12.0;
std::string bit_iyear = print_byte_int32(iyear);
std::string bit_fyear = print_byte_float32(fyear);
MCLOG("\n整数二进制 " << $(bit_iyear))
MCLOG("\n浮点二进制 " << $(bit_fyear))
// 额外的测试-下面提供可口算的二进制，请分析他们的值
/*
整数分析：
1.高位第一位是0,是正数
2.采用 1248 算法分析 0100 1100
0 1 0 0 1 1 0 0
128 64 32 16 8 4 2 1
3.计算出公式 4 + 8 + 64 = 76
*/
// 直接复制二进制bit数据
int itest = 0b00000000000000000000000001001100;
/*
负数分析：
1.高位第一位是1,是负数
2.反转 1110 1011 为 0001 0100
3.采用 1248 算法分析 0001 0100
0 0 0 1 0 1 0 0
128 64 32 16 8 4 2 1
4.计算出公式 16 + 4 = 20
5.结果加一后取反 -1 * (20 + 1) = -21
*/
int itest_neg = 0b11111111111111111111111111101011;
/*
浮点分析：
1.先将很分段为 符号|指数|尾数 的 1|8|23 结构，0 10000010 10011000000000000000000
2.判断为正数，指数为 10000010，使用 1248 法分析，忽略头部后结果 + 1
0 0 1 0
8 4 2 1
2 + 1 = 3
3.获取指数为 2 ^ 3 = 8，
4.继续分析尾数，尾数计算为逐步减半法，取得总数后 + 1
1001 1000
1 = 0.5
0 = 0.25
0 = 0.125
1 = 0.0625
1 = 0.03125
5.尾数公式为 1 + 0.5 + 0.0625 + 0.03125 = 1.5937
6.合并指数和尾数公式为 1 * 1.5937 * 8 = 12.75
*/
// 二进制只能赋值给整数，通过 memcpy 进行内存拷贝，使它们的二进制数据一致
int iftest = 0b01000001010011000000000000000000;
float ftest = 0.0;
std::memcpy(&ftest, &iftest, sizeof(ftest));
MCLOG("\n验证结果")
MCLOG($(itest))
MCLOG($(itest_neg))
MCLOG($(ftest))
return 0;
}
byte.h
#ifndef BYTE_H
#define BYTE_H
// 引入字符串的STL头文件 - string
#include <string>
// 处理内存与字符的STL头文件 - memcpy
#include <cstring>
// 整数打印二进制函数
std::string print_byte_int32(int byte)
{
// 准备字符串结果
std::string ret;
// 1byte 等于 8bit，循环次数为 sizeof(byte) * 8，字节数乘8
// byte的类型是int，4byte，4*8=32,这个循环会执行32次，
for (int i = 0; i < sizeof(byte) * 8; i++)
{
// 根据第一位是1，加入1，第一位是0，加入0
if (byte & 0x01)
{
ret.push_back('1');
}
else
{
ret.push_back('0');
}
// 将第二位推到第一位，第一位消失
byte >>= 1;
}
// 反转字符串顺序
ret = std::string(ret.rbegin(), ret.rend());
// 返回字符串结果
return ret;
}
// 浮点数打印二进制函数
std::string print_byte_float32(float byte)
{
// 使用 memcpy 将浮点数转移到整数类型
int ibyte = 0;
std::memcpy(&ibyte, &byte, sizeof(ibyte));
// 调用整数打印二进制函数
return print_byte_int32(ibyte);
}
#endif // BYTE_H
打印结果
计算今日花销 [pay: 292] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:10]
计算零花钱 [money: 328] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:19]
被妈妈保存后的剩余零花钱 [money_save: 40] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:20]
计算红包面积 [area: 71.92] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:26]
计算兄弟平分压岁钱-你的部分 [part: 4] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:32]
计算兄弟平分压岁钱-重新计算 [re_part: 4.5] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:38]
类型字节长度 [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:48]
[sizeof(int8): 1] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:49]
[sizeof(int16): 2] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:50]
[sizeof(int32): 4] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:51]
[sizeof(int64): 8] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:52]
[sizeof(f32): 4] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:53]
[sizeof(f64): 8] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:54]
正负数类型最大长度 [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:56]
[INT8_MAX: 127] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:57]
[INT16_MAX: 32767] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:58]
[INT32_MAX: 2147483647] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:59]
[INT64_MAX: 9223372036854775807] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:60]
正整数各类型最大长度 [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:62]
[UINT8_MAX: 255] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:63]
[UINT16_MAX: 65535] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:64]
[UINT32_MAX: 4294967295] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:65]
[UINT64_MAX: 18446744073709551615] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:66]
正负数与正整数的最大值 [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:78]
[int32_max: 2147483647] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:79]
[int32_max_neg: -1] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:80]
[uint32_max: 4294967295] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:81]
正数 [bit_pos: 00000000000000000000000000000101] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:88]
负数 [bit_neg: 11111111111111111111111111111011] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:89]
整数二进制 [bit_iyear: 00000000000000000000000000001100] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:96]
浮点二进制 [bit_fyear: 01000001010000000000000000000000] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:97]
验证结果 [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:146]
[itest: 76] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:147]
[itest_neg: -21] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:148]
[ftest: 12.75] [/home/red/open/github/mcpp/example/04/main.cpp:149]
代码依旧很长啊，请先简单浏览一下代码，后续会进行解释
今天来讲一讲如何使用代码计算，上面的代码简单的样式了数学中加减乘除的用法，用于计算一些问题，上面的代码的每一处计算都是有实际需求的，这个系列的文章并不会列举出所有的计算符号与功能，只会举例子对功能进行说明，如果你需要更详细的资料请自行使用AI查询
C++中需要运行计算代码，离不开变量，变量是一种存储数据的容器，这种数据可以是任何东西，如数字/字符/地址等等，需要将他们存入变量，然后使用运算符进行计算，计算的结果依旧在变量中，因为结果也需要使用变量来存储
请记住在编程中，所有的操作都需要借助变量
变量与字面量
int pay = 15 + 2 + 45 + 230;
MCLOG("计算今日花销 " << $(pay))
代码中我们打印了今日花销，其中 pay 就是变量，而 15 + 2 + 45 + 230 这一大段的内容叫字面量，他们是不可改变的数字，他们之间的 = + 赋值号和加号都是操作符号，我们需要借助操作符来进行运算
变量顾名思义就是可变的东西，而字面量是不可变的，我们将字面量运算的结果都存入了变量，
整个运算过程是从左往右第一个 + 开始的，当他们累加完成之后，执行 = ，将内容赋值到 pay 变量中，然后打印 pay 变量就获取到了结果
这不是等于号
// 计算零花钱
int father = 25;
int mother = 200;
int nuncle_2 = 15;
int nuncle_3 = 88;
int money = father + mother + nuncle_2 + nuncle_3;
int money_save = money - 288;
MCLOG("\n计算零花钱 " << $(money))
MCLOG("\n被妈妈保存后的剩余零花钱 " << $(money_save))
上面代码中，我们将收集到的零花钱做了计算，请注意，我把零花钱数字赋值到了 father father 等变量中
请记住 = 是赋值号，而不是等于号，这是反数学常识的，在C++中规定，赋值号是将右边的数据赋值到左边
变量名表示是从谁手里拿到的钱，然后在下面进行运算得到 money 变量表示我的所有零花钱总数，这里可以看出和计算开销代码的区别，这里的 + 操作符号是对变量进行运算的，而不是用数字表示的字面量，在C++中运算操作符号是可以对 基本数据类型 直接进行运算的
变量命名
int indexBook = 0; // 小驼峰
int index_book = 0; // 下划线
在计算零花钱中，我进行了多次的赋值操作，生成了很多变量，出现了 nuncle_2 nuncle_3 等名称，对二叔三叔进行区分，这里我使用的是前缀式下划线命名规则，这种命名规则总是将相同部分提取到前面，然后断句时需要使用下划线进行分割，这种前缀命名的好处是可以快速进行代码补全
你可能还见过用大写来命名的方式，通常他们把大写和下划线命名为 驼峰/蛇形 匈牙利/下划线 命名法之类的称呼，命名方式会影响到项目/函数/变量/类名称等方方面面，命名方式需要遵守已有项目规范，保持代码的统一风格
统一风格的命名是 编程规范 的重要一步
你可能已经发现，上面众多代码中并没有出现类型 a b c 等变量，每一个命名都是有对应含义的且可推敲的，因为这种无意识的随意起名的变量名称会严重破坏新手的命名习惯，如果你还是新手，请保持有目的命名的习惯
检查小数点
// 计算兄弟平分压岁钱-你的部分
int sum_money = 9;
int brothers = 2;
int part = sum_money / brothers;
MCLOG("\n计算兄弟平分压岁钱-你的部分 " << $(part))
// 计算兄弟平分压岁钱-重新计算
double re_sum_money = 9.0;
double re_brothers = 2.0;
double re_part = re_sum_money / re_brothers;
MCLOG("\n计算兄弟平分压岁钱-重新计算 " << $(re_part))
// 打印
计算兄弟平分压岁钱-你的部分 [part: 4]
计算兄弟平分压岁钱-重新计算 [re_part: 4.5]
你发现了吗，计算兄弟平分压岁钱中，有9块钱，两兄弟，但是计算结果是你只能分到4块，而不是4.5块
在C++中，整数类型是不能存储小数点的，所以0.5直接就消失了，你如果需要存储小数点，那就需要使用浮点类型进行计算，在编程中带小数数字称为浮点数
整数和浮点数的存储方式和计算方式都是不一样的，下面将会讲述他们的区别，并让你了解变量的本质是什么，是如何存储数据的
内存结构
基本数据类型
// 整数类型 : 字节大小
char : 1
short : 2
int : 4
long long : 8
// 浮点类型
float : 4
double : 8
上面是C++中常见的几种数据类型，提供了 1~8 个字节（byte）的空间来存储数据，不同字节长度可以存储的最大数字不同，他们的最大数可以在打印结果中看到
通常使用 int 进行存储，即使你只需要存数据 1，也推荐使用 int，只要数据超过 int 的最大值21亿左右
整数中当存储数字超出最大值，超出部分会字节截断，存储的结果会发生错误，你需要考虑更大字节的类型
最常用的 int 为 4byte 字节，1byte 等于 8bit 比特，所以一个 int 为 32bit，可以存储的最大数值是 2^31 2的31次方，值为 2147483647 ，21亿左右
为什么 int 最大值是31次方，不是32次方呢，因为 int 可以存储负数，整数需要使用最高位的 1bit 来区分正负值
int 类型很常用，如果你在游戏中发现某些数值的上限是21亿，说明这个数值使用了 int 类型
正整数与正负数
// 正负数与正整数的最大值：
int int32_max = 0b01111111111111111111111111111111;
int int32_max_neg = 0b11111111111111111111111111111111;
unsigned int uint32_max = 0b11111111111111111111111111111111;
MCLOG("\n正负数与正整数的最大值")
MCLOG($(int32_max))
MCLOG($(int32_max_neg))
MCLOG($(uint32_max))
// 打印
[int32_max: 2147483647]
[int32_max_neg: -1]
[uint32_max: 4294967295]
整数区分正负数和正整数两种类型，他们的区别是能否可以存储负数，正负数是可以存储负数的，正整数则不能，如果你给正整数传入负数，它会自己转为正数
正负数和正整数通常被称作有符号整数和无符号整数，但我习惯用正负来区分，而不是符号
从打印结果中你会发现，正整数比正负数的最大值要大整整一倍，因为正负数 int 的值是 2^31，正整数 unsigned int 的值是 2^32，它无需使用 1bit 来区分正负值，增加 1bit 在二进制数值上刚好是一倍
类型字节示意图
图中标出了常用的基本数据类型，他们在字节大小上，每提升一个等级都是上一个类型的一倍，在可存储的最大值也会是指数级提升
有意思的负数
// 正数与负数
int pos = 5;
int neg = -5;
std::string bit_pos = print_byte_int32(pos);
std::string bit_neg = print_byte_int32(neg);
// 打印
正数 [bit_pos: 00000000000000000000000000000101]
负数 [bit_neg: 11111111111111111111111111111011]
这段代码使用 print_byte_int32 函数打印了 pos neg 变量的二进制，print_byte_int32 函数是自定义的，它放在了 common/byte.h 文件中，相信你已经了解过如何将不同功能，划分到对应的头文件中，不过现在我并不打算深究这个函数
我们来看正数和负数的二进制规则，5和-5之间其实差别并没有很大，但是在二进制上看起来却差的非常多，看起来负数是被反着存的
如果将-5的负责反转的会的到 0100 等于 4，这个值 +1 刚好是5，所有的负数的存储都遵守了这个规则
反着存关键的地方是可以将负数的减法运算变成加法，这是计算机电路逻辑运算的优化，很有意思的点，需要你自行了解
分析整数二进制可以使用 1248 法，在代码上就简单的例子可以参考，这方面的知识需要自行了解
整数与浮点数的存储
// 整数与浮点二进制存储格式对比
int iyear = 12;
float fyear = 12.0;
std::string bit_iyear = print_byte_int32(iyear);
std::string bit_fyear = print_byte_float32(fyear);
MCLOG("\n整数二进制 " << $(bit_iyear))
MCLOG("\n浮点二进制 " << $(bit_fyear))
// 打印
整数二进制 [bit_iyear: 00000000000000000000000000001100]
浮点二进制 [bit_fyear: 01000001010000000000000000000000]
从打印结果上看，都是数字 12，但是存在整数和浮点数上，它们在内存中的二进制排列却非常不一样，那是因为整数和浮点数对数据的计算方式不一样导致的
整数是通过 2^n 1248 的指数提升累加的方式，将二进制转为数字
浮点数是根据 IEEE 754 标准定制浮点数的 将二进制分为 符号|指数|尾数 的结构，然后通过公式进行计算得到数字
整数和浮点数从二进制推算成数字的过程在代码中有简单示例，如果你想简单了解可以看一看，更具体的推算需要你自行了解
只是二进制而以
C++中存在各种数据结构，各种类型，其实它们都只是一段存储在变量内存中的二进制而已，它们可以相互转换，从而变成不一样的数据
你要记住，在计算机中只是二进制，不存在 整数/浮点数/对象/指针 等东西，这些类型只是它们对一块保存着二进制内容的地址，根据不同的类型采用不同的计算方式罢了
如果可以，你完全可以把上面的浮点数采用整数的计算方式，从而得到不一样的数字，这一段只是想告诉你，在C++中不要在意具体类型，你应该要关注不同类型的运行规则
尝试推断数字
到这里你应该已经明白了，在C++中一个整数或者浮点数是如何通过运算符进行运算的，也知道了它们在变量内存中存储的方式与计算规则，请你尝试去看看代码中通过二进制反推数字的过程，并理解它们的计算方式
要注意的是浮点数 double float 的计算方法是不一样的，不过整数类型都是可以使用 1248 法进行计算的
例子提到了 int 和 float 的技术方式，是因为它们在字节长度是一样的，你可以更直观感受到不同计算方式对结果的影响
项目路径
https://github.com/HellowAmy/mcpp.git
有“AI”的1024 = 2048，欢迎大家加入2048 AI社区
更多推荐
11
0- 0
已为社区贡献3条内容
所有评论(0)