C++入门教程（20）：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：

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。
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：

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const，const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b是constexpr，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：