C++中变量的类型与作用域学习教程

C++ 变量类型

变量其实只不过是程序可操作的存储区的名称。C++ 中每个变量都有指定的类型,类型决定了变量存储的大小和布局,该范围内的值都可以存储在内存中,运算符可应用于变量上。
变量的名称可以由字母、数字和下划线字符组成。它必须以字母或下划线开头。大写字母和小写字母是不同的,因为 C++ 是大小写敏感的。
基于前一章讲解的基本类型,有以下几种基本的变量类型,将在下面进行讲解:

类型 描述
bool 存储值 true 或 false。
char 通常是一个八位字节(一个字节)。这是一个整数类型。
int 对机器而言,整数的最自然的大小。
float 单精度浮点值。
double 双精度浮点值。
void 表示类型的缺失。
wchar_t 宽字符类型。

C++ 也允许定义各种其他类型的变量,比如枚举、指针、数组、引用、数据结构、类等等,这将会在后续的章节中进行讲解。
下面我们将讲解如何定义、声明和使用各种类型的变量。
C++ 中的变量定义

变量定义就是告诉编译器在何处创建变量的存储,以及如何创建变量的存储。变量定义指定一个数据类型,并包含了该类型的一个或多个变量的列表,如下所示:
type variable_list;
在这里,type 必须是一个有效的 C++ 数据类型,可以是 char、w_char、int、float、double、bool 或任何用户自定义的对象,variable_list 可以由一个或多个标识符名称组成,多个标识符之间用逗号分隔。下面列出几个有效的声明:

int i, j, k;
char c, ch;
float f, salary;
double d;

行 int i, j, k; 声明并定义了变量 i、j 和 k,这指示编译器创建类型为 int 的名为 i、j、k 的变量。
变量可以在声明的时候被初始化(指定一个初始值)。初始化器由一个等号,后跟一个常量表达式组成,如下所示:

type variable_name = value;

下面列举几个实例:

extern int d = 3, f = 5; // d 和 f 的声明
int d = 3, f = 5;  // 定义并初始化 d 和 f
byte z = 22;  // 定义并初始化 z
char x = 'x';  // 变量 x 的值为 'x'

不带初始化的定义:带有静态存储持续时间的变量会被隐式初始化为 NULL(所有字节的值都是 0),其他所有变量的初始值是未定义的。
C++ 中的变量声明

变量声明向编译器保证变量以给定的类型和名称存在,这样编译器在不需要知道变量完整细节的情况下也能继续进一步的编译。变量声明只在编译时有它的意义,在程序连接时编译器需要实际的变量声明。
当您使用多个文件且只在其中一个文件中定义变量时(定义变量的文件在程序连接时是可用的),变量声明就显得非常有用。您可以使用 extern 关键字在任何地方声明一个变量。虽然您可以在 C++ 程序中多次声明一个变量,但变量只能在某个文件、函数或代码块中被定义一次。
实例:

尝试下面的实例,其中,变量在头部就已经被声明,但它们是在主函数内被定义和初始化的:

#include <iostream>
using namespace std;

// 变量声明
extern int a, b;
extern int c;
extern float f;

int main ()
{
 // 变量定义
 int a, b;
 int c;
 float f;

 // 实际初始化
 a = 10;
 b = 20;
 c = a + b;

 cout << c << endl ;

 f = 70.0/3.0;
 cout << f << endl ;

 return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

30
23.3333

同样的,在函数声明时,提供一个函数名,而函数的实际定义则可以在任何地方进行。例如:

// 函数声明
int func();

int main()
{
 // 函数调用
 int i = func();
}

// 函数定义
int func()
{
 return 0;
}

C++ 中的左值(Lvalues)和右值(Rvalues)

C++ 中有两种类型的表达式:
左值(lvalue):指向内存位置的表达式被称为左值(lvalue)表达式。左值可以出现在赋值号的左边或右边。
右值(rvalue):术语右值(rvalue)指的是存储在内存中某些地址的数值。右值是不能对其进行赋值的表达式,也就是说,右值可以出现在赋值号的右边,但不能出现在赋值号的左边。
变量是左值,因此可以出现在赋值号的左边。数值型的字面值是右值,因此不能被赋值,不能出现在赋值号的左边。下面是一个有效的语句:

int g = 20;

但是下面这个就不是一个有效的语句,会生成编译时错误:

10 = 20;

变量作用域
作用域是程序的一个区域,一般来说有三个地方可以声明变量:

  • 在函数或一个代码块内部声明的变量,称为局部变量。
  • 在函数参数的定义中声明的变量,称为形式参数。
  • 在所有函数外部声明的变量,称为全局变量。
  • 我们将在后续的章节中学习什么是函数和参数。本章我们先来讲解声明是局部变量和全局变量。

局部变量

在函数或一个代码块内部声明的变量,称为局部变量。它们只能被函数内部或者代码块内部的语句使用。下面的实例使用了局部变量:

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
 // 局部变量声明
 int a, b;
 int c;

 // 实际初始化
 a = 10;
 b = 20;
 c = a + b;

 cout << c;

 return 0;
}

全局变量

在所有函数外部定义的变量(通常是在程序的头部),称为全局变量。全局变量的值在程序的整个生命周期内都是有效的。
全局变量可以被任何函数访问。也就是说,全局变量一旦声明,在整个程序中都是可用的。下面的实例使用了全局变量和局部变量:

#include <iostream>
using namespace std;

// 全局变量声明
int g;

int main ()
{
 // 局部变量声明
 int a, b;

 // 实际初始化
 a = 10;
 b = 20;
 g = a + b;

 cout << g;

 return 0;
}

在程序中,局部变量和全局变量的名称可以相同,但是在函数内,局部变量的值会覆盖全局变量的值。下面是一个实例:

#include <iostream>
using namespace std;

// 全局变量声明
int g = 20;

int main ()
{
 // 局部变量声明
 int g = 10;

 cout << g;

 return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

代码如下:

10

初始化局部变量和全局变量

当局部变量被定义时,系统不会对其初始化,您必须自行对其初始化。定义全局变量时,系统会自动初始化为下列值:

数据类型 初始化默认值
int 0
char '\0'
float 0
double 0
pointer NULL

正确地初始化变量是一个良好的编程习惯,否则有时候程序可能会产生意想不到的结果。

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