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变量、不变量和常量

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变量

前面简单讲解过变量,现在就再详细讲解变量。

先给出几个关于变量的建议

  • 基本数据类型的变量要初始化。
  • 避免使用全局变量。
  • 每个变量声明时单独一行。
  • 变量名称应该符合变量的用途。

基础示例

#include <iostream> // std::cout std::endl
#include <string> // std::string

std::string global = "这是全局变量"; // 全局变量, 作用域是全局, 即在程序结束是才会销毁

int main(int argc, char *argv[]) // 函数参数也是变量, 作用域是该函数内部, 即函数以外就不存在
{
    std::string text1 = "这是局部变量"; // 局部变量, 作用域是最近的左右大括号, 即作用域是主函数

    // 在代码中加入左右大括号可以限制变量的作用域
    {
        std::string text2 = "这也是局部变量"; // 作用域是最近的左右大括号, 即下一行以后它占用的内存就会被销毁而不存在
        std::cout << text1 << std::endl << text2 << std::endl;
    }
    std::cout << text1 << std::endl;
    std::cout << global << std::endl;
    std::cout << argc << std::endl;

    // 这个输出的是内存中的地址
    // 由于每次程序启动都是由系统重新分配内存
    // 所以每次输出的内存地址都不会一样
    std::cout << argv << std::endl;

    return 0;
}

输出结果:

这是局部变量
这也是局部变量
这是局部变量
这是全局变量
1
034D6538

基础讲解

前面教程提到过std::string声明的变量用来保存字符串,如:

std::string text = "这是字符串";

声明变量的位置大致分为三种:

  • 全局变量:在所有函数之外声明的变量。它的作用域是全局,整个程序所有地方都可以使用这个变量,程序结束时才释放变量的内存。
  • 局部变量:除全局变量以外的都是局部变量。它的作用域是离它最近的一对左右大括号{ }之间,在程序执行到},那么,这个变量的内存就会释放,换言之,在它的作用域以外的地方,这个变量是不存在的。
  • 形式参数:形式参数是特殊的局部变量,它在函数名后面的一对圆括号中定义。它的作用域就在这个函数内,在这个函数以外的地方,这个变量不存在。代码中的argc和argv就是形式参数。

基础拓展

注意

  1. 如果两个不同作用域有着两个变量,而这两个变量名称是一样的,那么它们并不是同一个变量。
  2. 如果在一个作用域中有一个子作用域,子作用域与外部作用域都含有相同名字的变量(如全局变量和局部变量),那么,在子作用域使用的变量是子作用域的变量。

建议变量初始化的原因:基本数据类型的变量声明之后,它会保存一个不确定的数,为了防止程序使用这个不确定的数导致程序出现问题(其他数据类型则要看情况,如std::string则不需要初始化)。

避免使用全局变量的原因:上面注意中的第二条就是原因,防止写程序时误操作。如果为局部变量起一个名字与全局变量,当全局变量多了,开发过程中就会思考局部变量起名字的问题,会导致开发变慢和代码难读的问题。

为注意中的两点举一个例子:

#include <iostream> // std::cout std::endl
#include <string> // std::string

std::string global = "这是全局变量";

int main(void)
{
    std::string global = "这个global并不是全局变量";
    std::cout << global << std::endl;

    {
        std::string text = "局部变量1";
        std::cout << text << std::endl;
    }

    {
        std::string text = "局部变量2";
        std::cout << text << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出结果:

这个global并不是全局变量
局部变量1
局部变量2

在编译的过程中,应该会看到一个警告,说是局部变量隐藏了全局变量。那么这个全局变量global在局部变量global的作用域(即主函数)里都是不能使用的。这就是新手要注意的:不能忽视警告信息

const

既然有变量,那么相对应的就应该有不变量。

有一些变量,初始化之后就并不想它再改变,那么它就是不变量。然而,实际上这个变量保存的值还是可以改变。为了防止以后不小心给这些不想被改变的变量赋值,所以出现了关键字const

const就是为了禁止变量保存的值改变而出现的。用const声明的变量,当试图改变这个变量的值,那么出现编译错误。所以const声明的变量就是不变量。

由于const声明的变量,后面不能被改变,所以const声明的变量必须被初始化

基础示例

#include <iostream> // std::cout std::endl

int main(void)
{
    const int a = 100; // 不变量a, 如果去掉赋值, 编译就会报错, 提示必须初始化
    std::cout << a << std::endl;

    // 如果去掉下面的注释, 那么编译的时候会报错, 说a是不能修改的
    // a = 2333;

    return 0;
}

输出结果:

100

基础讲解

由于变量a声明的时候使用了const,所以下面它保存的值都不能发生变化。

建议:每个const变量声明时单独一行。

注意const变量的注意事项跟变量的注意事项相同。

基础拓展

像数字123、字符'a'等这些字面量,它们是不变的值,所以它们是常量

上面代码中由于变量a保存的是字面量,而且保存的值不会改变,所以变量a也是常量。

constexpr

关键字constexpr是更严格的constconst作用是不改变变量,而constexpr变量保存的值必须可以在编译的时候求出来。这意味着constexpr变量必须保存字面量:

int a = 1;
constexpr int b = 2;
constexpr int c = b;
// 去掉下一行代码将会报错
// constexpr int d = a;

由于变量a的值在程序中可变,并不能在编译期确定,所以constexpr int d = a;将会报错。而constexpr int b = 2;,2是字面量,那么constexpr声明的变量b就可以在编译期确定它的值,就是2,并且不会被改变。由于变量bconstexpr,所以constexpr int c = b;也是成立的;编译器在编译期会转化成constexpr int c = 2;

初始值

我们知道,变量声明时就应该初始化,接下来,来看看比较有意思的初始值。

基本数据类型初始化时,除了指定明确的数值以外,还可以使用默认初始值:

基础示例

#include <iostream>

int main(void)
{
    int a = int();
    float b = float();
    unsigned long long c = unsigned long long();
    std::cout << a << std::endl;
    std::cout << b << std::endl;
    std::cout << c << std::endl;
    return 0;
}

输出结果:

0
0
0

基础讲解

从代码中可以看出,基本数据类型的默认初始值就是基本数据类型后面加上(),如int()。而默认初始值的实际数值就是0

当然,你也可以在括号内写数值,如int a = int(5);,那么就等价于int a = 5;

补充知识(了解即可)

关键字constexpr是从C++11起加入。


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