【C/C++】C/C++编程——变量和常量

大家好，我是 shopeeai，也可以叫我虾皮，中科大菜鸟研究生。今天我们来一起来学习C++中的变量和常量。

变量

变量是编程中的基本概念，它是存储信息的容器，这些信息或数据在程序执行过程中可以被修改。每个变量都有指定的类型，决定了变量可以存储什么类型的数据以及对变量可以执行哪些操作。

变量的声明

在 C++ 中声明变量时，你需要指定变量的类型和名称。例如：

int age; // 声明一个整型变量age
double salary; // 声明一个双精度浮点变量salary
char grade; // 声明一个字符型变量grade

声明变量时可以同时初始化它，即在声明时给它赋一个初始值：

int age = 25; // 声明并初始化整型变量age
double salary = 3000.50; // 声明并初始化双精度浮点变量salary
char grade = 'A'; // 声明并初始化字符型变量grade

变量命名规则

字母和数字：变量名可以包含字母（a-z，A-Z）和数字（0-9），但必须以字母或下划线（_）开头。数字不能作为变量名的第一个字符。

下划线：变量名可以包含下划线（_），并且可以以下划线开头。但是，以单个下划线开头的变量名在全局命名空间中有特殊含义，通常用于实现的内部或保留使用，因此应避免使用。

大小写敏感：C++ 是大小写敏感的语言，这意味着 Variable、variable 和 VARIABLE 会被视为不同的变量名。

关键字限制：不能使用 C++ 的关键字（如 int、return、class 等）作为变量名。关键字在 C++ 语言中有特殊的意义和用途。

长度限制：理论上，变量名的长度没有限制，但是为了可读性和实用性，建议保持在合理的长度内。过长的变量名可能会使代码难以阅读和理解。

变量的类型

C++ 提供了多种数据类型，主要包括：

• 整数类型：如 int, short, long, long long 等。
• 浮点类型：如 float, double, long double 等，用于表示小数。
• 字符类型：char，用于表示单个字符。
• 布尔类型：bool，表示逻辑值 true 或 false。

下面是一个简单的 C++ 代码示例，其中包含了几个不同类型的变量。我将对每行代码进行注释，并在代码示例之后提供一个总体的解释。

#include <iostream> // 包含输入输出流库

using namespace std; // 使用标准命名空间

int main() {
    int age = 30; // 定义一个整型变量age并初始化为30，用于存储年龄
    float height = 5.9; // 定义一个浮点型变量height并初始化为5.9，用于存储身高（单位：英尺）
    char grade = 'A'; // 定义一个字符型变量grade并初始化为'A'，用于存储等级
    bool isGraduated = true; // 定义一个布尔型变量isGraduated并初始化为true，表示是否毕业
    string name = "John Doe"; // 定义一个字符串变量name并初始化为"John Doe"，用于存储名字

    // 使用cout进行输出
    cout << "Name: " << name << endl; // 输出名字
    cout << "Age: " << age << endl; // 输出年龄
    cout << "Height: " << height << " feet" << endl; // 输出身高，附带单位
    cout << "Grade: " << grade << endl; // 输出等级
    cout << "Graduated: " << (isGraduated ? "Yes" : "No") << endl; // 输出是否毕业，使用三元运算符判断

    return 0; // 程序正常结束
}

运行结果

这段代码首先包含了 C++ 的标准输入输出流库 iostream，允许使用 cout 来输出信息到终端(屏幕)。使用 using namespace std; 声明之后，我们可以直接使用 std 命名空间中的所有内容，如 cout 和 endl，而无需在它们前面加上 std:: 前缀。

在 main 函数中，我们定义并初始化了几种不同类型的变量：

int age = 30; 定义了一个整数类型的变量 age，用于存储年龄，并将其初始化为 30。

float height = 5.9; 定义了一个浮点类型的变量 height，用于存储身高，并将其初始化为 5.9 英尺。

char grade = 'A'; 定义了一个字符类型的变量 grade，用于存储等级，并将其初始化为 'A'。

bool isGraduated = true; 定义了一个布尔类型的变量 isGraduated，用于表示是否毕业，并将其初始化为 true。

string name = "John Doe"; 定义了一个字符串类型的变量 name，用于存储名字，并将其初始化为 "John Doe"。

接下来，使用 cout 和 endl 来输出这些变量的值。cout 是 C++ 中用于标准输出的对象，endl 是一个操纵符，用于在输出后添加换行符。

对于布尔变量 isGraduated，我们使用了三元运算符 (isGraduated ? "Yes" : "No") 来决定输出 "Yes" 还是 "No"，这个三元运算符面会详细讲解。

最后，main 函数通过返回 0 正常结束，这是向操作系统表明程序成功执行的传统方式。

常量代表在程序执行过程中其值不可更改的变量。使用常量可以提高程序的可读性和维护性，因为它们允许给经常使用的值赋予易于理解的名字，同时确保这些值不会被意外修改。

常量

常量的定义与初始化

在 C++ 中，可以使用 const 关键字来定义常量。声明常量时，必须在声明中初始化它，因为之后无法修改其值。例如：

const int MAX_USERS = 100;  // 整型常量
const double PI = 3.14159;  // 浮点型常量

这里，MAX_USERS 和 PI 一旦被赋值，它们的值就不能再被改变。

字面量常量

字面量常量是直接在代码中硬编码的常量值。例如，42、3.14 和 'A' 分别是整型、浮点型和字符型的字面量常量。在 C++11 中，可以使用用户定义的字面量来扩展字面量常量的类型和功能。

整型常量

整型常量可以是十进制、八进制或十六进制。八进制常量以数字 0 开头，十六进制常量以 0x 或 0X 开头。例如：

const int decVal = 42;   // 十进制
const int octVal = 042;  // 八进制
const int hexVal = 0x42; // 十六进制

浮点型常量

浮点型常量包括小数点或指数部分（或两者兼有），可以表示为单精度（f 或 F 后缀）或双精度（无后缀或 l 或 L 后缀）。例如：

const double pi = 3.14159;  // 双精度
const float e = 2.71828f;   // 单精度

字符常量

字符常量是用单引号括起来的单个字符。C++ 中的字符常量实际上是整型值，它们表示对应字符在字符集中的编号。可以使用转义序列来表示特殊字符。例如：

const char newline = '\n';  // 换行符
const char tab = '\t';      // 制表符

常量表达式（constexpr）

C++11 引入了 constexpr 关键字，允许将变量、函数等声明为常量表达式。常量表达式在编译时就被计算，而不是在运行时，这有助于提高程序的性能。例如：

constexpr int getArraySize() {
    return 32;
}

int myArray[getArraySize()];  // 使用常量表达式作为数组大小

下面是一个简单的 C++ 程序示例，该程序演示了如何使用常量和变量来计算圆的面积。

#include <iostream> // 包含头文件iostream，用于输入输出流

// 定义PI为常量，表示圆周率的近似值
const double PI = 3.14159;

int main() {
    double radius; // 声明一个双精度浮点型变量radius，用于存储圆的半径
    double area;   // 声明一个双精度浮点型变量area，用于存储圆的面积

    std::cout << "Enter radius: "; // 向标准输出打印提示信息，请求用户输入圆的半径
    std::cin >> radius; // 从标准输入读取用户输入的值，并将其赋给变量radius

    area = PI * radius * radius; // 计算圆的面积，公式为PI*radius^2

    // 向标准输出打印圆的面积，使用 << 运算符将文本和变量值发送到cout
    std::cout << "The area of the circle with radius " << radius << " is " << area << std::endl;

    return 0; // 程序结束，返回0表示成功
}

运行结果

这个程序首先包含了头文件 iostream，它是 C++ 标准库中负责输入输出的部分。在程序的开始，我们定义了一个常量 PI，它代表圆周率的值。这个常量在程序的任何地方都不能被修改。

在 main 函数中，我们声明了两个类型为 double 的变量 radius 和 area。radius 用于存储用户输入的圆的半径，而 area 用于存储计算出的圆的面积。

接着，程序通过 std::cout 向用户显示提示信息，请求用户输入圆的半径。用户的输入通过 std::cin 读取并存储在变量 radius 中。

使用圆的面积公式 PI * radius * radius 计算面积，并将结果存储在变量 area 中。最后，程序使用 std::cout 输出圆的半径和计算出的面积。

程序以返回值 0 结束，这是一个通用的约定，表示程序成功执行结束。这个简单的示例展示了常量和变量的定义和使用，以及基本的输入输出操作。