C++ 语言变量 (variable) 初始化 - 赋值 - 声明 - 定义

电玩女神 2022-09-04 12:46 265阅读 0赞

#  C++ 语言变量 (variable) 初始化 - 赋值 - 声明 - 定义 #

变量提供一个具名的、可供程序操作的存储空间。C++ 中的每个变量都有其数据类型，数据类型决定着变量所占内存空间的大小和布局方式、该空间能存储的值的范围，以及变量能参与的运算。对 C++ 程序员来说 `变量 (variable)` 和 `对象 (object)` 一般可以互换使用。

## 1. 变量定义 ##

变量定义的基本形式是：首先是 `类型说明符 (type specifier)`，随后紧跟由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：

/* yong、value 和 qiang 都是 int。 */
    /* yong 和 qiang 的初值为 0。 */
    int yong = 0, value, qiang = 0;
    
    /* item 的类型是 Sales。 */
    Sales item;
    
    /* string 表示一个可变长的字符序列。初始化 string 对象，把字面值拷贝给 string 对象。 */
    std::string book("yongqiang");

`string` 在命名空间 `std` 中定义，`string` 是一种表示可变长字符序列的数据类型。

### 1.1 对象 (object) ###

通常情况下，对象是指一块能存储数据并具有某种类型的内存空间。

### 1.2 初始值 ###

当对象在创建时获得了一个特定的值，我们说这个对象被初始化 (initialized) 了。用于初始化变量的值可以是任意复杂的表达式。因此在同一条定义语句中，可以用先定义的变量值去初始化后定义的其他变量。

/* price 先被初始化为 99.99，随后被用于初始化 discount。 */
    double price = 99.99, discount = price * 0.16;
    
    /* 调用函数 YongQiang，然后用函数的返回值初始化 sale_price。 */
    double sale_price = YongQiang(price, discount);

在 C++ 语言中，初始化和赋值是两个完全不同的操作。**初始化不是赋值，初始化的含义是创建变量时赋予其一个初始值，而赋值的含义是把对象的当前值擦除，而以一个新值来替代。**

### 1.3 列表初始化 ###

C++ 语言定义一个名为 yongqiang 的 int 变量并初始化为 0。

int yongqiang1 = 0;
    	int yongqiang2 = { 0 };
    	int yongqiang3{ 0 };
    	int yongqiang4(0);

用花括号来初始化变量的形式被称为列表初始化 (list initialization)。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险，则编译器将报错：

//============================================================================
    // Name        : Yongqiang Cheng
    // Author      : Yongqiang Cheng
    // Version     : Version 1.0.0
    // Copyright   : Copyright (c) 2020 Yongqiang Cheng
    // Description : Hello World in C++, Ansi-style
    //============================================================================
    
    #include <iostream>
    
    int main()
    {
    	long double yq = 3.1415926536;
    
    	// 错误：转换未执行，存在丢失信息的危险。
    	int a{ yq }, b = { yq };
    
    	//正确：转换执行，确实丢失信息。
    	int c(yq), d = yq;
    
    	return 0;
    }

1>d:\visual_studio_workspace\...\yongqiang.cpp(16): error C2397: conversion from 'long double' to 'int' requires a narrowing conversion
    1>d:\visual_studio_workspace\...\yongqiang.cpp(19): warning C4244: 'initializing': conversion from 'long double' to 'int', possible loss of data

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 yq 的小数部分会丢失掉，而且 int 也可能存不下 yq 的整数部分。

### 1.4 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。

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。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访问此类值将引发错误。

每个类各自决定其初始化对象的方式。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须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。string 类规定如果没有指定初值则生成一个空串：

/* empty 非显式地初始化为一个空串。 */
    	std::string empty;
    
    	/* 被默认初始化的 Sales 对象。 */
    	Sales item;

一些类要求每个对象都显式初始化，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。

定义于函数体内的内置类型的对象如果没有初始化，则其值未定义。类的对象如果没有显式地初始化，则其值由类确定。

未初始化的变量含有一个不确定的值，使用未初始化变量的值是一种错误的编程行为并且很难调试。尽管大多数编译器都能对一部分使用未初始化变量的行为提出警告，但严格来说，编译器并未被要求检查此类错误。

建议初始化每一个内置类型的变量。虽然并非必须这么做，但如果我们不能确保初始化后程序安全，那么这么做不失为一种简单可靠的方法。

## 2. 变量声明和定义 ##

C++ 语言支持分离式编译 (separate compilation) 机制，该机制允许将程序分割为若干个文件，每个文件可被独立编译。如果将程序分为多个文件，则需要有在文件间共享代码的方法。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) 负责创建与名字关联的实体。变量声明规定了变量的类型和名字，在这一点上定义与之相同。但是除此之外，定义还申请存储空间，也可能会为变量赋一个初始值。**

**如果想声明一个变量而非定义它，就在变量名前添加关键字 extern，而且不要显式地初始化变量。**

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。我们能给由 extern 关键字标记的变量赋一个初始值，但是这么做也就抵消了 extern 的作用。extern 语句如果包含初始值就不再是声明，而变成定义了：

/* 定义 */
    	extern double pi = 3.1416;

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。变量能且只能被定义一次，但是可以被多次声明。

声明和定义的区别看起来也许微不足道，但实际上却非常重要。如果要在多个文件中使用同一个变量，就必须将声明和定义分离。此时，变量的定义必须出现在且只能出现在一个文件中，而其他用到该变量的文件必须对其进行声明，却绝对不能重复定义。

### 2.1 静态类型 ###

C++ 是一种静态类型 (statically typed) 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)。对象的类型决定了对象所能参与的运算。在C++语言中，编译器负责检查数据类型是否支持要执行的运算,如果试图执行类型不支持的运算，编译器将报错并且不会生成可执行文件。

## References ##

(美) Stanley B. Lippman, (美) Josée Lajoie, (美) Barbara E. Moo 著, 王刚, 杨巨峰 译. C++ Primer 中文版\[M\]. 第 5 版. 电子工业出版社, 2013.  
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