目录

  1. C++ 变量概述
  2. 变量的声明与定义
  3. 变量的作用域（局部变量 & 全局变量）
  4. 变量的存储类别（static、extern、register、mutable）
  5. 常量 (const & constexpr)
  6. auto 和 decltype 关键字
  7. 变量的初始化方式
  8. 参考资料

1. C++ 变量概述

变量是 C++ 程序中用于存储数据的命名存储单元，每个变量都有类型、名称和存储位置。变量的使用遵循以下原则：

  • 变量必须声明后才能使用
  • 变量类型决定存储的数据格式
  • 变量的作用域决定了它的可访问性

2. 变量的声明与定义

在 C++ 中，变量的声明和定义有所不同：

  • 声明（Declaration）：告诉编译器变量的类型和名称，但不分配存储空间。例如： extern int a; // 仅声明，不定义
  • 定义（Definition）：同时声明变量并分配内存。例如： int a = 10; // 定义变量并初始化

示例

#include <iostream>

int main() {
    int x = 5;  // 定义变量
    double y;   // 仅定义，不初始化
    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    return 0;
}

3. 变量的作用域（Scope）

C++ 变量的作用域决定了它在程序中的可见性和生命周期。

3.1 局部变量（Local Variables）

局部变量只能在定义它的代码块内使用，代码块结束后变量自动销毁。

示例

void func() {
    int a = 10;  // a 只在 func() 内可见
}

3.2 全局变量（Global Variables）

全局变量在整个程序范围内可见，直到程序结束。

示例

#include <iostream>

int globalVar = 100;  // 全局变量

void printGlobal() {
    std::cout << "globalVar = " << globalVar << std::endl;
}

int main() {
    printGlobal();
    return 0;
}

⚠️ 注意：

  • 尽量避免使用全局变量，因为它可能导致程序难以维护。
  • 可以使用 static 限制全局变量的作用域。

4. 变量的存储类别

C++ 提供了几种变量存储类型，决定了变量的生命周期和可见性。

4.1 static（静态变量）

  • 局部 static 变量：在函数内声明但不会被销毁，保留其值。
  • 全局 static 变量：只在当前文件可见（文件作用域）。

示例

void counter() {
    static int count = 0;  // 仅初始化一次
    count++;
    std::cout << "count = " << count << std::endl;
}

int main() {
    counter();
    counter();
    return 0;
}
// 输出:
// count = 1
// count = 2

4.2 extern（外部变量）

  • 用于引用其他文件中的变量。
  • 不分配存储空间，仅声明变量。

示例

// file1.cpp
int sharedVar = 10;  // 定义变量

// file2.cpp
extern int sharedVar;  // 声明外部变量

4.3 register（寄存器变量）

  • 建议编译器将变量存储在 CPU 寄存器中，以提高访问速度。
  • 仅适用于局部变量，无法获取地址（&）。

示例

void fastFunction() {
    register int speed = 5;
}

4.4 mutable（可变变量）

  • 仅适用于 const 类对象，允许修改变量。

示例

class Test {
public:
    mutable int value;
};

5. 常量 (const & constexpr)

常量是不可修改的变量。

5.1 const 常量

  • 变量的值不能被修改。
const int MAX = 100;

5.2 constexpr 常量（C++11）

  • 必须在编译时求值，比 const 更严格。
constexpr int size = 10;

6. auto 和 decltype

6.1 auto（自动类型推导）

  • 让编译器自动推导变量类型（C++11 引入）。
auto num = 42;  // int 类型
auto pi = 3.14; // double 类型

6.2 decltype（声明类型）

  • 用于获取表达式的类型。
int x = 10;
decltype(x) y = 20;  // y 的类型和 x 相同

7. 变量的初始化方式

7.1 直接初始化

int a = 10;

7.2 括号初始化（C++11 引入）

int a(10);

7.3 列表初始化（C++11 引入）

int a{10};

8. 参考资料

总结

  1. 变量类型：局部变量、全局变量
  2. 存储类别：static、extern、register、mutable
  3. 常量：const 和 constexpr
  4. 自动推导：auto 和 decltype
  5. 初始化方式：赋值初始化、列表初始化

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