C++ 变量和常量

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-05-29 01:55 216阅读 0赞

一、变量  
程序运行时，所需的数据要放在内存值才能使用，内存被格式化成一个个小的存储单元，数据保存在这些存储单元中。  
这些存储单元被编上序号（内存地址）。  
高级语言设计的程序不能直接通过地址来访问所保存的数据、向单元中写数据。  
为了访问这些数据，必须给内存中的存储区域命名，用标识符来标志它。  
存储区域存放的数据可以读取、修改、写入，则此标识符被称为变量。  
变量不仅向编译器宣告变量的存在，同时为它分配所需的存储空间。  
变量的类型决定类怎么去理解和操作该变量和该变量所对应的数据，  
变量名为程序提供了内存块的首地址和操作它的媒介。  
编译时，编译器把该名字与其对应的存储区块的地址一起放到符号表中，当需要访问该变量时，编译器就到符号表中去查找。

变量的声明  
变量声明：只是向编译器说明将有一个变量存在，而不为它分配所需的存储空间，仅起占位符的作用。  
格式： extern type var1，var2，…;  
extern 是 C++ 的关键字，表示定义的变量是 “外部”（要么中另一个文件中，要么在本文件后面某处）的，  
使用关键字 extern 声明一下变量，可以先使用后定义，可以避免编译时报告变量不存在的错误。

注：  
1、因为变量的声明并没有给变量分配存储空间，所以不能在声明时给它赋初值，因为它实际上还不存在。  
2、如果用 extern 声明类某个变量，则必须确保这个变量真的存在于 “外部” 中，并被 \#include 指令包含进来，或真的存在于本文件后面某处。

例：  
创建 test.cpp 文件：  
\#include  
using namespace std;  
\#include “test.h”  
extern int a;  
extern int b;  
int main(void)  
\{  
int c = 2; //定义变量 c  
cout << “a = ” << a <<endl; //变量 a 时声明，在另一个文件内  
cout << “b = ” << b <<endl; //变量 b 是声明，在本文件后面  
cout << “c = ” << c <<endl; //变量 c 是定义  
return 0;  
\}  
int b = 1; //定义变量 b  
创建 test.h 文件，并放在 test.cpp 同一目录下：  
\#include  
using namespace std;  
int a = 3;  
然后 gcc test.cpp 即可

变量的存储  
变量的存储：变量从哪里得到保存数据所需的内存空间，以变量的定义方式而定。  
1、如果变量定义在函数体内，且无 static 修饰，则该变量将从堆栈中得到存储空间。当程序执行进入函数后，才为变量分配存储空间。退出后，自动释放分配的空间。  
2、如果变量定义时被 static 修饰，则无论是在函数体内，还是函数体外，都将从全局空间中得到存储空间。  
3、如果变量定义在函数体外，则在全局内存空间中得到存储空间。

例：  
\#include  
using namespace std;  
double d1,d2; //定义变量 d1 和 d2  
static int s1; //定义静态变量 s1  
int main(void)  
\{  
static char ch; //定义静态变量 ch  
int s2; //定义变量 s2  
d1 = 3.14; //使用在 main() 外部定义的变量  
d2 = d1;  
d1 = d1 + d2;  
s1 = 10; //使用在 main() 外部定义的静态变量  
ch = ‘a’; //使用在 main() 内部定义的静态变量  
s2 = 1;  
return 0;  
\}

注：  
变量 d1、d2、s1 定义在函数体内，所以存储于全局内存中，  
ch 虽然定义函数体内，但有关键字 static 修饰，所以也放在全局内存中，  
s2 在函数体内定义又无 static 修饰，所以将从堆栈中得到存储空间。

每一个变量，都有两个信息与其相关联：  
数据值（右值）：变量的数据值就是存储在变量对应的存储单元中的数据。右值意指被读取，既在赋值运算符的右边，代表的是数据。  
地址值（左值）：变量的地址值就是变量对应的存储单元的首地址。左值意指被写入，既在赋值运算符的左边，代表的是地址。

按变量的作用域划分  
1、局部变量（自动变量）：在函数内部或函数参数中定义，存储在堆栈中，在程序进入函数时才分配空间，退出时就释放。不同的函数内可以有相同名称的局部变量。  
2、全局变量：定义在函数外部，存储在固定的存储区域内，具体由编译器来决定，在程序的生存期内都有效，除非手工释放，否则直到程序运行结束才释放所占空间。全局变量绝不重名。

按变量的存储位置划分  
1、全局空间变量：就是全局变量，存储在某一固定区域内，全程有效，用 extern 关键字声明的变量属于全局空间变量的一种。  
2、堆栈空间变量：就是局部变量，存储在函数自有的堆栈空间内。  
3、寄存器变量：数据保存在 CPU 的寄存器内的变量，用关键字 register 说明，也是局部变量，仅限于整型和字符型。操作速度快，但不能定义太多，也不能长久占据。

按变量的存储方式划分  
1、静态变量：用关键字 static 说明，在程序所占据的数据段（Data Segment，在内存中某处保留的一段大小固定的空间）内分配永久存储空间，整个执行过程中都不释放。静态变量分为：  
1.1、静态局部变量：只在定义它的函数或语句块内有效，只在第一次调用时定义，以后每次调用函数时都不再重新定义，仍然保留上次函数调用结束时的值（静态局部变量时有记忆的）。  
1.2、静态全局变量：只在定义它的文件内全程有效，在整个运行期间均存在并且保持原来的存储单元位置不变，因此不能用 extern 关键字从其他文件中引用静态全局变量。  
2、动态变量：用关键字 auto 说明，且 auto 一般省略，自动变量的赋值时在函数调用时进行的，每调用一次就重新赋值一次。

例：  
int a = 100 ; //定义变量 a  
extern int b ; //引入外部变量 b  
static int c ; //定义静态变量 c  
extern int d ; //引入外部变量 d  
int main(void)  
\{  
register int g = 100 ; //定义寄存器变量 g  
cout << “g = ” << g << endl ;  
cout << “d = ” << d << endl ;  
cout << “a = ” << a << endl ;  
return 0 ;  
\}  
int d = 100 ;  
注：  
a 是全局变量，可以被引出到其他文件中，  
b 是从外部引入的，也是全局变量，  
c 是静态全局变量，只在本文件内有效，不能引出到其他文件中，  
d 是用 extern 声明的全局变量，其定义在 main() 函数后，  
g 是寄存器变量。

变量初始化：  
变量被定义后，就在内存中给它分配类一块存储单元，用于存放数据，他可能包含预料不到的数据（曾经存储在其中过的数据）。  
因此直接使用而不初始化的话，可能会数据越界、堆栈溢出等。  
注：  
一般编译器会默认给没初始化的变量 0（int、float型时）或 NULL（字符型时）

二、常量

1、符号常量：用标识符代替程序中保持不变的数据，用 \#define 来说明，属于宏定义的范畴。  
格式：\#define NAME expression  
例：  
\#define \_PI\_ 3.1415926  
\#define e 2.71828  
\#define MAX (100+1) //加括号时 2\*MAX=202 ; 不加括号时 2\*MAX=201  
注：  
1、末尾不加分号  
2、定义的常量没有类型，内存中不存在以符号常量命名的存储单元，因此不能进行类型检查  
3、给出的时立即数，不可寻址，预处理时直接进行替换，因此出现几次就有几个副本  
4、运行时常量表中没有用 \#define 定义的常量，因此系统不会给它分配内存，但它的副本会占据内存  
5、它定义的常量是全局的，全程有效  
6、当 expression 中有运算时，必须加 ()，不然会出逻辑问题。因为 \#define 定义的常量是宏，完成的是直接宏替换。  
7、用 \#define 说明的常量可以用 \#undef 指令取消  
8、实现的是符号到值的替换，并没有给它分配任何存储空间，定义时符号的值必须确定，不存在初始化的说法

2、常变量：内容不变的变量，在变量的定义前面加 const 修饰符即可。只能赋一次值，不能修改，具有变量的一切性质。  
格式：const type var=value;  
注：  
1、它有类型，便于编译器进行类型检查  
2、可以寻址，即使出现多个副本，只需分配一次空间  
3、可以在任何地地方定义常量，编译器像对待变量一样处理它，只是分配内存的地方不同而已  
4、在内存中存在着以它命名的存储单元，除非在语句中出现，否则编译时不会为它分配空间  
5、一旦定义完就不能修改，所以必须赋初值，且一定要在定义语句中赋值（唯一的初始化机会）  
6、程序运行时，它被记录在专门的常量表中  
7、常变量在静态区分配存储空间，不像变量时在堆栈中

用 const 说明常量有两点好处：  
1、如果编译程序知道一个变量的值不会改变，就会在编译时对它进行优化  
2、编译程序会力图保证该变量的值不会因为程序员的疏忽而被改变

1、\#define 定义的符号常量才是真正意义上的常量，其目的就是为了用标识符代替一个不变的常量，  
2、const 说明的常变量，更多的目的时为了保护和优化  
3、\#define 时 C 语言中采用的方法， C++ 更多用的时 const 定义常变量，C++ 保留 \#define 以兼容 C，推出 const以替代 \#define

有些调试工具可以调试常变量，不能调试符号常量，  
因为符号常量在编译时就进行了符号到数据的替换，编译后，符号常量已不存在，取而代之的是它所保存的常数。

除了在定义时，否则不能将 const 修饰的对象、引用和指针作为赋值表达式的左值，即不能出现在赋值运算符的左边