2.1 变量与数据类型

什么是变量

变量（Variable）是程序中用来存储数据的命名容器。你可以把变量想象成一个贴了标签的盒子：标签是变量名，盒子里装的东西是变量的值，而盒子的大小和形状由数据类型决定。

声明一个变量的基本语法是：

类型 变量名;

例如：

int age;         // 声明一个整数变量 age
double price;    // 声明一个双精度浮点数变量 price
char grade;      // 声明一个字符变量 grade

声明变量的同时可以赋予初始值，称为初始化（Initialization）：

int age = 25;
double price = 9.99;
char grade = 'A';

C++11 引入了统一初始化（Uniform Initialization）语法，使用花括号：

int age{25};
double price{9.99};
char grade{'A'};

花括号初始化的优势在于它会检查窄化转换（Narrowing Conversion）。例如 int x{3.14}; 会产生编译错误，因为将浮点数赋给整数会丢失小数部分。而 int x = 3.14; 虽然也会丢失精度，但编译器只会发出警告（甚至可能不警告）。

{% hint style=“warning” %} 未初始化的局部变量的值是不确定的（未定义行为）。始终在声明变量时进行初始化是一个好习惯。 {% endhint %}

C++ 的变量名（标识符）必须遵循以下规则：

合法的变量名：

int studentAge;
int student_age;
int _count;
int x2;

不合法的变量名：

int 2nd_place;    // 以数字开头
int my-name;      // 包含连字符
int class;         // 使用了关键字

命名建议：

使用有意义的名称，避免 a、b、x 等单字母名（循环变量除外）
保持风格一致：本书采用小驼峰命名法（camelCase），如 studentAge；也有项目偏好蛇形命名法（snake_case），如 student_age

C++ 的基本数据类型分为以下几类。

提示：如果你对下面表格中出现的“最小宽度”、“典型大小（字节）”等底层概念感到困惑，建议跳转阅读：19.1 补充：理解位与字节。

类型	最小宽度	典型大小	值范围（典型）
`short`	16 位	2 字节	-32,768 ~ 32,767
`int`	16 位	4 字节	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
`long`	32 位	4 或 8 字节	至少与 `int` 相同
`long long`	64 位	8 字节	-9.2 x 10^18 ~ 9.2 x 10^18

每种整数类型都有对应的无符号（Unsigned）版本，只能存储非负整数，但正数范围扩大一倍：

unsigned int count = 100;
unsigned long long bigNumber = 18446744073709551615ULL;

拓展阅读：在 C++ 中，为了底层内存或网络协议开发，我们经常需要使用十六进制或二进制来书写整数变量，具体相关知识与转换方法请参阅：19.2 补充：进制的转换与书写。

{% hint style=“info” %} C++ 标准只规定了各类型的最小宽度，实际大小取决于编译器和平台。可以使用 sizeof 运算符查看某个类型在当前环境下占用的字节数：sizeof(int) 在大多数现代平台上返回 4。 {% endhint %}

用于存储带小数部分的数值：

float pi = 3.14f;          // f 后缀表示 float 字面量
double e = 2.718281828;     // 默认的小数字面量是 double

浮点数存在精度限制。例如 0.1 + 0.2 的结果并不精确等于 0.3，这是 IEEE 754 浮点数标准的固有特性，并非 C++ 独有的问题。因此，比较两个浮点数是否相等时应使用误差范围，而非直接用 ==。

char 用于存储单个字符，占 1 字节，使用单引号包裹：

char letter = 'A';
char digit = '9';
char newline = '\n';    // 转义字符：换行

常见的转义字符（Escape Character）：

char 本质上存储的是字符的 ASCII 码值（一个整数），因此 char 也可以参与算术运算：

char ch = 'A';      // ASCII 码为 65
ch = ch + 1;        // 现在 ch 是 'B'（ASCII 码 66）

bool 只有两个值：true（真）和 false（假），用于逻辑判断：

bool isReady = true;
bool hasError = false;

bool 在内存中通常占 1 字节。在需要整数的场合，true 会被转换为 1，false 转换为 0；反过来，任何非零整数转换为 bool 时都是 true，零则为 false。

如果一个值在程序运行期间不应该被修改，可以将其声明为常量（Constant）：

const double PI = 3.141592653589793;
const int MAX_SIZE = 100;

使用 const 修饰的变量必须在声明时初始化，之后任何对它的赋值操作都会导致编译错误。

C++11 引入了 constexpr，表示该值在编译期（Compile Time）就能确定：

constexpr int ARRAY_SIZE = 10;
constexpr double GRAVITY = 9.8;

constexpr 比 const 更严格：const 变量的值可以在运行期确定（例如来自用户输入），而 constexpr 的值必须在编译期就能计算出来。当你确定某个值是编译期常量时，优先使用 constexpr。

C++11 引入了 auto 关键字，让编译器根据初始值自动推导变量的类型：

auto x = 42;          // int
auto y = 3.14;        // double
auto z = 'A';         // char
auto flag = true;     // bool

auto 在类型名较长时特别有用（后续章节会遇到这种情况）。使用 auto 时必须提供初始值，否则编译器无法推导类型。