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基本语法 —— 数据运算、流控制和数组

数据类型、变量、常量

数据类型决定了 Java 中数据的存储方式和运算方式。

Java 中的数据类型分为：基本类型（primitive types） 和 引用类型（reference types）：

  • 数据类型
    • 基本类型
      • 数值型
        • 整数类型（byte, short, int, long）
        • 浮点类型（float, double）
      • 字符型（char）
      • 布尔型（boolean）
    • 引用类型
      • 类（class）
      • 接口（interface）
      • 数组

基本类型的变量在内存位于 栈空间，赋值语句复制 值 

double d = 3;
Person p = new Person();

应用类型的变量引用到 堆空间，赋值语句复制的是 引用 

double d1 = d;
Person p1 = p;

TypesInJava

关于 Java 中的四类八种基本类型，要注意：

  • ·boolean· 类型不能与整形混用，取值只能为 true 或 false，这一点与 C++ 不同。
  • ·char· 类型用 Unicode 编码，占 2 字节。
  • 四种整型有固定的表示范围和字段长度，不受操作系统影响，以此保证可移植性。
  • Java 整型中没有”无符号数“

标识符（identifier）：任何一个变量、常量、方法、对象和类都要有名字。

标识符可以由数字、字母、下划线、$符号组成，但不能以数字开头。

一般按照 Java 的命名惯例，类名首字母大写（Pascal），其余的（包、方法、变量名）首字母小写（camel）。一般很少使用下划线，常量在使用处定义，而不是都写在开篇。

运算符与表达式

运算符

  • 算数运算符：+, =, *, /, %, ++, --
  • 关系运算符：<, >, <=, >=, ==, !=
  • 逻辑运算符：!, &, |, ^, $$（短路与）, ||（短路或）
  • 位运算符：&, |, ^, ~, <<（左移，低位补零）, >>（右移，高位补原来的符号位）, >>>（无符号右移，即高位补零）
  • 赋值运算符：=；扩展赋值运算符：+=, -=, *=, /=
  • 字符串连接运算符：+

移位运算的性质：

  • 适用于 整型 和 字符型
  • 对长度少于 int 型的操作数先自动转化为 int 型再移位（整形提升，对所有的运算都是这样）
  • 对于 int 型整数移位，移动位数先对 32 取模
  • 对于 long 型整数移位，移动为数先对 64 取模

赋值运算符 = 两侧操作数类型不一致时，使用 默认类型转换 或 强制类型转换（casting） 原则进行处理。后者用于缩小类型的时候，如： 

long a = 1000;
int b = (int)a;

特例：可以将整形常量直接赋值给 byte, short, char 等变量类型，而不需要进行强制类型转换，只要不超过其表数范围，如·： 

byte b = 2; // valid
byte b = 4096; // invalid

表达式

表达式 是符合一定语法规则的运算符和操作数的序列。

表达式中操作数运算得到的结果称为表达式的 值，值的类型称为表达式的 类型。

当表达式中有不同类型操作数时，同意转化成更高的类型：int < long < float < double。

整形提升：所有 byte, char, short 参与算术运算时都转化为 int。

如果你不是分确定运算符的优先级，可以多使用()提高程序可读性。另一方面，可以从 javap -c 类名 反汇编得到的 JVM 汇编指令中挖局有用信息。

流程控制

与 C++ 不同，Java 中没有 ”表达式语句“，即下述写法不合法： 

x + y;
这种设计避免了程序员写无意义的表达式。

Java 中的注释除了与 C++ 相同的 // 和 /* */ 的写法之外。还有形如 /** */ 的 doc 注释，用于 JDK 的 javadoc 工具。这种设计的本质是为了提高程序的 易读性。

Java 中的 if else 和 switch 的语法与 C++ 相同。

Java 中的 for, while, do while 的语法与 C++ 相同。

关于 goto 语句：

在各种语言中，是否保留 goto 语句都是一个具有争议的话题，主要问题在于 goto 语句的随机跳转严重降低了程序的可读性。

对于这个问题，Java 的解决方案是引入相比于 C++ 增强版的 break 和 continue 关键字。在循环前面可以用标号来标明是哪一重循环，例如： 

label1: {...
label2:     {...
label3:         {...
                    break label2;
        }
    }
}
同样地，continue 也可以通过标号来制定调到外面的某一层循环。

关于数组

数组是多个相同类型数据的组合。

一维数组的声明方式： 

int[] a;
double[] b;
MyClass[] C;
注：数组方括号可以写在变量前面，也可以写在变量后面。

数组定义 与 为数组分配空间 分开进行，如： 

int []a = new int[3];
a[0] = 3;
a[1] = 6;
a[2] = 9;

MyClass []mcs = new MyClass[3];
mcs[0] = new MyClass(/* params */);
mcs[1] = new MyClass(/* params */);
mcs[2] = new MyClass(/* params */);
Java 中声明数组时不能指定其长度，例如 int a[5]; 这种写法就是非法的。这个 根本原因 是数组时引用类型，我们在声明的时候并不会把数据存到栈空间内。

数组也可以使用 静态初始化，定义数组的同时就为数组元素分配空间并赋值。如： 

int[] a = {1, 2, 3};
int[] b = new int[] {1, 2, 3};

MyClass[] mcs = {
    new MyClass(/* params */),
    new MyClass(/* params */),
    new MyClass(/* params */),
};
初始化列表中最后可以多一个 ,。

有数组是引用类型，故数组一经分配空间，其中每个元素就被 隐式初始化。数值类型是 0，引用类型是 null。这样设计的初衷是避免分配空间后内容不确定带来的安全性隐患。

Java 的数组有一个 length 属性用于记录数组的长度。

Java 中也有增强 for 循环： 

int[] ages = new int[10];
for (age : ages) {
    System.out.pringln(age);
}
注意这种遍历方式是 只读 的。

Array.copy 方法提供了数组元素的复制功能。

多维数组

在 Java 中，二维数组是 “数组的数组”，故数组每行的长度可以不同，这一点与 C++ 不同，举例如下： 

int[][] a = {{1, 2}, {3, 4, 0, 9}, {5, 6, 7}};

int[][] b = new int[3][];
b[0] = new int[2];
b[1] = new int[4];
b[2] = nwe int[3];