C++ Primer学习笔记03：变量

变量提供一个具名的、可提供程序操作的存储空间。

对C++程序员来说，“变量（variable） ”和“对象（object） ”一般可以互换使用。

通常情况下，C++中的对象指的是一块能存储数据并具有某种类型的内存空间。

基本形式为：类型说明符（type specifier）后紧跟一个或多个变量名组成的列表，其中变量名以逗号分隔，最后以分号结束。

列表中每个变量名的类型都由类型说明符指定，定义时还可以为一个或多个变量赋初值：

int sum = 0, value,		// sum、value 和 units_sold 都是 int
    units_sold = 0;		// sum 和 units_sold 初值为 0
Sales_item item;		// item 的类型是 Sales_item
// string 是一种库类型，表示一个可变长的字符序列
std::string book("0-201-78345-X");	// book 通过一个 string 字面值初始化

book的定义用到了库类型std::string，像iostream一样，string也是在命名空间std中定义的，是一种表示可变长字符序列的数据类型，在这里被初始化为0-201-78345-X。

对象在创建的时候获得了一个特定的值，我们就说这个对象被初始化（initialized） 了。

int sum = 0;	// sum 的初值为 0

被定义的对象名字也可以被使用，先定义的变量值可以用于初始化后定义的其他变量。

// 正确：price 先被定义并赋值，随后用于初始化 discount
double price = 109.99, discount = price * 0.16;
// 正确：调用函数 applyDiscount，然后用函数的返回值初始化 salePrice
double salePrice = applyDiscount(price, discount);

注意：虽然初始化和赋值的操作很接近，但是在C++中二者是完全不同的两个操作，不能被混为一谈。

初始化的含义是创建变量时赋予其一个初始值，而赋值是把对象当前值擦除，而以一个新值来替代。

列表初始化

C++定义了初始化的好几种形式，这也是初始化问题复杂性的一个体现。例如想要定义一个名为units_sold的int变量并初始化为0，以下4条语句都可以做到：

int units_sold = 0;
int units_sold = {0};
int units_sold{0};
int units_sold(0);

C++11新标准中，用花括号{}来初始化变量得到了全面应用，此前这种方法仅能在某些受限场合下使用。

使用花括号{}初始化的形式被称为列表初始化（list initialization） 。无论是初始化对象还是为对象赋新值，都可以使用花括号{}。

当用于内置类型的变量时，这种初始化形式有一个重要特点：如果我们使用列表初始化且初始值存在丢失信息的风向，则编译器将报错：

long double ld = 3.1415926536;
int a{ld}, b = {ld};		// 错误：转换未执行，因为存在丢失信息的危险
int c(ld), d = ld;		// 正确：转换执行，且确实丢失了部分值

使用long double的值初始化int变量时可能丢失数据，所以编译器拒绝了a和b的初始化请求（至少小数部分会丢掉，且int不一定能存下ld的整数部分）。虽然我们不会故意这么去做，但是可能无意间发生这种错误。

默认初始化

如果定义变量时没有指定初值，则变量被默认初始化（default initialized） ，此时变量被赋予了”默认值“。默认值到底是什么由变量类型决定，同时定义变量的位置也会对此有影响。

如果是内置类型的变量未被显式初始化，它的值由定义的位置决定。

定义于任何函数体之外的变量被初始化为0，一种例外的情况是，定义在函数体内部的内置类型变量将不被初始化（uninitialized） 。一个未被初始化的内置类型变量的值是未定义的，如果试图拷贝或以其他形式方位此类值将引发错误。

每个类各自决定初始化的方式。而且，是否允许不经初始化就定义对象也由类自己决定。如果类允许这种行为，它将决定对象的初始值到底是什么。

绝大多数类都支持无需显式初始化而定义对象，这样的类提供了一个合适的默认值。例如，刚才的string类规定如果没有指定初值则生成一个空串：

std::string empty;		// empty 非显式的初始化为一个空串
Sales_item item;		// 被默认初始化的 Sales_item 对象

一些类要求每个对象都是显式初始化，此时如果创建了一个该类的对象而未对其做明确的初始化操作，将引发错误。

变量声明和定义的关系

C++支持分离式编译（separate compilation） 机制，允许程序将程序分割为若干文件，每个文件可被独立编译，这可以允许程序员把程序拆成多个逻辑部分来编写。

程序被拆分为多个文件时，需要有在文件间共享代码的方法。例如，一个文件的代码可能需要使用另一个文件中定义的变量。比如std::cout和std::cin，它们定义于标准库，却能被我们写的程序使用。

为了支持分离式编译，C++语言将声明和定义区分开来。声明（declaration） 使得名字为程序所知，一个文件如果想使用别处定义的名字则必须包含对那个名字的声明。而定义（definition） 负责创建于名字关联的实体。

变量声明规定了变量的类型和名字，这与定义相同。但定义除此之外还申请存储空间，也可能为变量赋一个初始值。

如果想声明一个变量而非定义它，就在变量名踢前添加关键字extern，而且不要显式的初始化变量：

extern int i;	// 声明 i 而非定义 i
int j;			// 声明并定义 j

任何包含了显式初始化的声明即成为定义。

我们可以给extern标记的变量赋初值，但是这样做也就抵消了extern的作用。extern语句如果包含初始值就不再是声明，而是定义。

extern double pi = 3.1416;	// 	定义

在函数体内部，如果试图初始化一个由extern关键字标记的变量，将引发错误。

如果在多个文件中使用同一个变量，就必须将声明和定义分离。变量能且只能被定义一次，但是可以被多次声明。

C++是一个静态类型（statically type） 语言，其含义是在编译阶段检查类型。其中，检查类型的过程称为类型检查（type checking）。

C++的标识符（identifier） 由字母、数字和下划线组成，其中必须以字母或下划线开头。标识符的长度没有限制，但是大小写敏感。

// 定义四个不同的 int 变量
int somename, someName, SomeName, SOMENAME;

C++保留了一些名字提供语言本身使用，即关键字。关键字不能被用作标识符。

C++也为标准库保留了一些名字。用户自定义的标识符中不能连续出现两个下划线，也不能以下划线紧连大写字母开头。

定义在函数体外的标识符不能以下划线开头。

变量命名规范

变量命名有许多约定俗成的规范，下面这些规范能有效提高代码的可读性：

• 标识符要能体现实际含义。
• 变量名一般用小写字母，如index，不要使用Index或INDEX。
• 用户自定义的类名一般以大写字母开头，如Sales_item。
• 如果标识符由多个单词组成，则单词间应有明显区分，如student_loan或studentLoan，不要使用studentloan。

名字的作用域

C++中使用到的每个名字都指向一个特定的实体：变量、函数、类型等。然而在不同的作用域（scope） 中可能指向不同的实体。

一个典型案例：

#include <iostream>
int main()
{
    int sum = 0;
    for (int val = 1; val <= 10; ++val)
        sum += val;
    std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is "
              << sum << std::endl;
    return 0;
}

这段程序定义了三个名字：main、sum和val，同时使用了命名空间名字std，该空间提供了两个名字cout和cin供程序使用。

定义于所有花括号之外（如main）的名字拥有全局作用域（global scope） ，可以在整个程序范围内使用。

定义于一部分花括号内（如sum，在main函数的花括号内）的名字拥有块作用域（block scope） ，只能在定义开始到花括号结束}中使用，程序的其他部分无法访问。

建议：第一次使用变量时再去定义。

嵌套的作用域

被包含（被嵌套）的作用域称为内层作用域（inner scope） ；

包含着别的作用域的作用域称为外层作用域（outer scope） 。

作用域中声明的名字，它所嵌套的作用域都能访问改名字。同时，允许内层作用域中重新定义外层作用域已有的名字：

#include <iostream>
// 该程序仅用于说明：函数内部不宜定义与全局变量同名的新变量
int reused = 42;	// reused 拥有全局作用域
int main()
{
    int unique = 0;	// unique 拥有块作用域
    // 输出#1：使用全局变量 reused；输出 42 0
    std::cout << reused << " " << unique << std::endl;
    int reused = 0;	// 新建局部变量 reused，覆盖了全局变量 reused
    // 输出#2：使用局部变量 reused；输出 0 0
    std::cout << reused << " " << unique << std::endl;
    // 输出#3：显式的访问全局变量 reused；输出 42 0
    std::cout << ::reused << " " << unique << std::endl;
    return 0;
}

输出#2 发生在局部变量reused定义之后，此时局部变量reused正在作用域内（in scope） 。

如果函数有可能用到某全局变量，则不宜再定义一个同名的局部变量。