变量与常量

一、基本概念

在 C++ 中，变量 (Variable) 是内存中的一块可命名的存储空间，用于保存数据值。 常量 (Constant) 则是在程序执行期间不能被修改的值。

变量与常量是程序存储数据和表达逻辑的基础。

二、变量 (Variable)

1. 定义变量

变量在使用前必须定义。定义时需指定类型，并可选地赋初值。

int age = 20;        // 定义并初始化一个整型变量
double weight;       // 定义一个浮点型变量，但未初始化
char grade = 'A';    // 定义并初始化一个字符型变量

建议始终初始化变量，避免使用未定义的值（否则可能产生未定义行为）。

2. 变量的命名规则

变量的命名要求符合一定的命名规则，具体可参考命名规则，可简要总结为：

只能包含字母、数字和下划线 _
不能以数字开头
区分大小写 (score 与 Score 不同)
不能使用 C++ 关键字 (int, return 等)

应体现变量含义，例如：

int studentCount;  // 好
int sc;            // 不推荐

3. 变量的作用域与生命周期

(1)作用域 (Scope)

变量的可见范围取决于其定义位置：

类型	定义位置	可见范围
局部变量	函数或代码块内	仅在当前函数或块中可见
全局变量	所有函数外部	在整个文件中可见

int globalVar = 10;  // 全局变量

void func() {
    int localVar = 5;  // 局部变量
}

(2)生命周期 (Lifetime)

局部变量：进入作用域时创建，离开作用域时销毁。
全局变量/静态变量：程序启动时创建，程序结束时销毁。

void counter() {
    static int count = 0; // 静态局部变量，只初始化一次
    count++;
    std::cout << count << std::endl;
}

4. 变量的存储类型说明符

关键字	含义
`auto`	自动类型推断（C++11 引入）
`register`	建议编译器将变量存储在寄存器中（已过时）
`static`	使局部变量在函数多次调用间保持值不变
`extern`	引用外部定义的变量
`mutable`	允许在 `const` 对象中修改该成员（仅类成员有效）

extern int count; // 声明外部变量
auto x = 3.14;    // 类型自动推断为 double

还有更多的变量修饰符，详见基本数据类型。

三、常量 (Constant)

1. 字面值常量 (Literal Constant)

直接出现在代码中的固定值：

123          // 整数常量
3.14         // 浮点常量
'a'          // 字符常量
"Hello"      // 字符串常量
true, false  // 布尔常量

有时候会以宏定义的方式存在，例如#define pi 3.14，在预处理阶段完成替换处理，本质上还是字面值常量。

使用宏替换的方式，被替换的常量在编译出来的二进制中会重复存在，因此使用constexpr会提高空间利用率。

2. `const` 常量

const 修饰的变量一旦初始化，其值不能被修改，因此const常量本质上是不可变化的变量：

const double PI = 3.14159;
PI = 3.14; // 错误：不能修改常量

常量指针与指向常量的指针

形式	含义
`const int* p` // 常量指针	指针指向的值不能改
`int* const p` // 指针常量	指针本身不能改
`const int* const p`	值与指针均不可改

指针常量和常量指针各是什么，有什么区别？

指针常量是指定义了一个指针，这个指针的值只能在定义时进行初始化，其他时候不能改变。

常量指针是指定义了一个指针，这个指针指向了一个只读的对象，不能通过常量指针来修改这个对象的值。

指针常量强调的是指针本身的不可改变性，而常量指针强调的是指针对其所指对象的不可改变性。

无论是指针常量还是常量指针，其最大的用途就是作为函数的形式参数，保证实参在被调用函数中的不可改变特性。

3. `constexpr` 常量表达式（C++11 起）

constexpr 表示在编译期即可确定值的常量。它比 const 更严格：

constexpr int max_size = 100;
constexpr int square(int x) { return x * x; }

int arr[square(4)]; // 编译期确定数组大小

const 表示值不可改，而 constexpr 表示在编译时确定值。

4. 枚举常量 (Enumeration)

枚举用于定义一组命名的整型常量：

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
Color c = GREEN;

自定义起始值：

enum ErrorCode { OK = 0, NotFound = 404, ServerError = 500 };

四、变量与常量的对比

特性	变量	常量
值是否可修改	可修改	不可修改
是否必须初始化	否（但推荐）	是
存储位置	栈 / 堆 / 静态区	通常在只读区
示例	`int x = 5;`	`const int x = 5;`

五、示例代码

#include <iostream>
using namespace std;

constexpr double PI = 3.14159;

int main() {
    int radius = 5;
    const double area = PI * radius * radius;

    cout << "半径：" << radius << endl;
    cout << "圆面积：" << area << endl;

    // area = 100; // 常量不可修改
    return 0;
}

输出：

半径：5
圆面积：78.5397

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