一、C++ 变量类型

C++ 是一种静态类型、编译式、通用、面向对象的编程语言。在 C++ 中，变量是存储信息的容器，并且每个变量都有特定的类型，这个类型决定了变量可以存储什么类型的数据、需要多少存储空间以及可以进行的操作。C++ 提供了多种基本数据类型和复合数据类型来支持不同的编程需求。

1. 基本数据类型

1. 整型（Integer Types）

• int：标准的整数类型，用于存储整数值。
• short：短整型，用于存储较小的整数值。
• long：长整型，用于存储较大的整数值。
• long long：更长的整型，用于存储非常大的整数值。
• unsigned：与上述类型结合使用，表示无符号类型，即只能存储非负值。

2. 浮点型（Floating-Point Types）

• float：单精度浮点型，用于存储有小数部分的数值。
• double：双精度浮点型，用于存储更大范围或更高精度的浮点数。
• long double：扩展精度浮点型，提供比 double 更高的精度。

3. 字符型（Character Types）

• char：用于存储单个字符（如字母或标点符号）。

4. 布尔型（Boolean Type）

• bool：表示真（true）或假（false）的布尔值。

5. 枚举类型（Enumeration Types）

• enum：用户定义的类型，包含一组命名的整型常量。

6. 宽字符类型（Wide Character Types）

• wchar_t：用于存储宽字符（如 Unicode 字符）。

2. 复合数据类型

1. 数组（Arrays）

• 允许存储相同类型数据的固定大小的集合。

2. 结构体（Structures）

• 允许将不同类型的数据项组合成一个单一的类型。

3. 联合体（Unions）

• 允许在相同的内存位置存储不同的数据类型，但一次只能使用其中一个。

4. 类（Classes）

• C++ 的核心特性之一，支持面向对象编程，包括封装、继承和多态。

5. 指针（Pointers）

• 存储变量的内存地址，而不是变量的值。

6. 引用（References）

• 类似于指针，但提供了更高级别的抽象，并且是安全的（不能为空）。

7. 字符串（Strings）

• 在 C++ 中，字符串可以通过字符数组、std::string 类（C++ 标准库中的一部分）等方式表示。

3. 类型修饰符

• signed 和 unsigned：用于指明整型变量是否有符号。
• const：表示变量是常量，其值在初始化后不能被修改。
• volatile：告诉编译器该变量的值可能会在程序的控制之外被改变。

二、C++ 变量定义

在C++中，变量定义涉及到指定变量的类型以及变量的名称，并可能包括初始化（即给变量赋一个初始值）。下面将展示几个详细的C++变量定义及使用的案例代码。

案例 1: 基本类型变量的定义和初始化

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定义并初始化整型变量int age = 30;// 定义并初始化浮点型变量float height = 5.9;// 定义并初始化字符型变量char gender = 'M';// 定义布尔型变量并初始化bool isStudent = true;// 输出变量值cout << "Age: " << age << endl;cout << "Height: " << height << endl;cout << "Gender: " << gender << endl;cout << "Is Student: " << (isStudent ? "Yes" : "No") << endl;return 0;
}

案例 2: 数组的定义和使用

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定义并初始化整型数组int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};// 遍历数组并打印每个元素for(int i = 0; i < 5; i++) {cout << "numbers[" << i << "]: " << numbers[i] << endl;}return 0;
}

案例 3: 结构体（Struct）的定义和使用

#include <iostream>
using namespace std;// 定义结构体
struct Person {string name;int age;float height;
};int main() {// 定义并初始化结构体变量Person person1 = {"John Doe", 30, 6.0};// 访问结构体成员并打印cout << "Name: " << person1.name << endl;cout << "Age: " << person1.age << endl;cout << "Height: " << person1.height << endl;return 0;
}

案例 4: 指针的定义和使用

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定义整型变量int value = 10;// 定义指向整型的指针变量，并初始化为指向valueint* ptr = &value;// 通过指针访问变量的值cout << "Value through pointer: " << *ptr << endl;// 修改指针指向的值*ptr = 20;// 再次通过指针访问变量的值，查看是否已修改cout << "Modified Value through pointer: " << *ptr << endl;return 0;
}

案例 5: 类的定义和使用（面向对象）

#include <iostream>
using namespace std;// 定义类
class Rectangle {
public:int width, height;// 构造函数Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}// 计算面积的方法int area() {return width * height;}
};int main() {// 创建Rectangle类的对象Rectangle rect(5, 7);// 调用对象的方法并打印结果cout << "Area of rectangle: " << rect.area() << endl;return 0;
}

三、C++ 变量声明

在C++中，变量声明（Declaration）和定义（Definition）有时可以互换使用，但在严格意义上它们是有区别的。声明是告诉编译器变量的类型和名称，而定义（也称为初始化）则是为变量分配内存空间并可能赋予一个初始值。然而，在大多数情况下，当你声明一个变量时也会同时定义它（即给出初始值），或者在之后的某个点进行定义。

变量声明与初始化

// 声明一个整型变量，但不在此初始化（即仅声明）
extern int a; // 这通常用于在多个文件中共享变量，但这里只是作为声明的示例// 声明并初始化一个整型变量
int b = 10; // 这既是声明也是定义// 声明一个整型变量，稍后在函数内部初始化
int c;
// ...
c = 20; // 现在c被定义了（如果之前没有在其他地方定义）// 使用auto关键字自动推导类型（C++11及以后）
auto d = 3.14; // d的类型是double，因为3.14是double字面量// 声明并初始化一个常量（使用const）
const int e = 5; // e是一个常量，其值在编译时确定，且之后不能更改// 静态局部变量声明（在函数内部）
void func() {static int f = 0; // f在函数第一次调用时初始化，之后调用时保持其值f++;cout << "f: " << f << endl;
}

案例 1: 局部变量和全局变量的声明与定义

#include <iostream>
using namespace std;// 全局变量声明（通常也是定义）
int globalVar = 100;void func() {// 局部变量声明并初始化int localVar = 20;cout << "Local variable: " << localVar << endl;// 访问全局变量cout << "Global variable: " << globalVar << endl;
}int main() {func(); // 调用函数，展示局部变量和全局变量的使用// 尝试在main中访问localVar会导致编译错误，因为它是func的局部变量return 0;
}

案例 2: 使用extern关键字声明变量

当你想在多个源文件中共享变量时，可以使用extern关键字在一个或多个源文件中声明变量，但在一个源文件中定义它。

#include <iostream>
using namespace std;// 定义全局变量
int sharedVar = 5;void printSharedVar() {cout << "sharedVar in file1.cpp: " << sharedVar << endl;
}// ...

#include <iostream>
using namespace std;// 声明全局变量（不初始化）
extern int sharedVar;void modifySharedVar() {sharedVar = 10; // 修改在file1.cpp中定义的全局变量
}// ...

注意：在实际项目中，你还需要确保这些文件被正确地编译和链接，以便extern声明能够找到变量的定义。

案例 3: 使用auto和const

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() {// 使用auto自动推导类型auto x = 10; // x的类型是intauto y = 3.14; // y的类型是double// 使用const声明常量const int maxSize = 100; // maxSize是一个常量，其值在编译时确定// 使用auto和const一起const auto z = 20.5; // z的类型是const doublecout << "x: " << x << endl;cout << "y: " << y << endl;cout << "maxSize: " << maxSize << endl;cout << "z: " << z << endl; // 注意：不能直接修改z的值，因为它是constreturn 0;
}

四、C++ 左值和右值

在C++中，左值（lvalue）和右值（rvalue）是表达式的一个关键属性，它们与表达式的身份（location）和值（value）有关。左值通常指的是一个具有持久状态的对象，其地址可取，可以被赋值。而右值则是一个临时值，没有持久的存储位置，通常用于表达式的求值过程中，且不能作为左值被赋值。

左值（Lvalue）

• 有持久的身份（即存储位置）。
• 可以出现在赋值语句的左侧。
• 可以取地址（& 操作符）。

右值（Rvalue）

• 通常是临时的，没有持久的存储位置。
• 不能出现在赋值语句的左侧（C++11之前）。
• 不能直接取地址（尽管C++11引入了右值引用，允许通过std::move等方式“模拟”取地址）。

C++11及之后的变化

C++11引入了右值引用（通过&&表示）和移动语义，使得右值可以被更加高效地处理和利用。此外，还引入了std::move函数，用于将左值“转换为”右值引用，以便可以使用移动构造函数或移动赋值操作符。

案例 1: 基本的左值和右值

#include <iostream>
#include <string>int main() {int a = 5; // a是左值int b = a; // 合法，因为a是左值int c = 10 + 20; // c是左值，但10 + 20这个表达式的结果是右值// int d = 10 + 20; // 这条语句在语法上也是合法的，但10+20的结果（右值）不会“存储”在d中，而是被计算后赋值给d// 尝试对右值进行取地址操作（编译错误）// &(10 + 20); // 非法，因为右值没有地址std::string s1 = "Hello"; // s1是左值std::string s2 = std::move(s1); // s1在这里被“转换”为右值引用，以便s2可以“窃取”s1的资源// 注意：此时s1的状态是未定义的，因为s2可能已经“接管”了s1的资源return 0;
}

案例 2: 使用移动构造函数和移动赋值操作符

为了展示移动语义，我们可以定义一个简单的类，该类包含动态分配的内存，并实现移动构造函数和移动赋值操作符。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>class MyString {
public:char* data;size_t len;// 构造函数MyString(const char* str) : len(std::strlen(str)) {data = new char[len + 1];std::strcpy(data, str);std::cout << "Constructor called" << std::endl;}// 移动构造函数MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data), len(other.len) {other.data = nullptr; // 防止析构时释放已移动的资源other.len = 0;std::cout << "Move constructor called" << std::endl;}// 移动赋值操作符MyString& operator=(MyString&& other) noexcept {if (this != &other) {delete[] data; // 释放当前对象的资源data = other.data;len = other.len;other.data = nullptr; // 防止析构时释放已移动的资源other.len = 0;}std::cout << "Move assignment operator called" << std::endl;return *this;}// 析构函数~MyString() {delete[] data;std::cout << "Destructor called" << std::endl;}// 为了简单起见，省略了拷贝构造函数和拷贝赋值操作符
};int main() {MyString s1("Hello");MyString s2 = std::move(s1); // 调用移动构造函数MyString s3("World");s3 = std::move(s2); // 调用移动赋值操作符// 此时s1和s2的资源已被s3接管，
}

五、相关链接

1. Visual Studio Code下载地址
2. Sublime Text下载地址
3. 「C++系列」C++简介、应用领域
4. 「C++系列」C++ 基本语法
5. 「C++系列」C++ 数据类型