变量介绍

在本课中，我们将讨论如何在程序运行时存储不同的值——也就是说，如何使用变量。

动机

为了理解它们的用途，我们来编写一个程序，将一个数字提升到三次方，然后显示它。

main.cpp | 三次方

#include <iostream>

int main()
{
  std::cout << 212 * 212 * 212;
}

结果（控制台）

9528128

如果我们现在想将另一个数字提升到三次方，我们将不得不更改代码中的三个地方。这很繁琐。

解决方案

为了避免每次都更改这么多东西，我们暂时假设我们要幂次的数字叫做x。那么代码会是什么样子呢？

#include <iostream>

int main()
{
  std::cout << x * x * x;
}

这个阶段的上述程序将无法编译。要在计算中使用x，我们首先需要创建一个名为x的变量。

#include <iostream>

int main()
{
  int x = 212;
  std::cout << x * x * x;
}

上述程序将正确编译并运行。

变量定义

变量是一个命名的“容器”，用于保存程序中可以使用的特定类型的信息。它的值可以改变，但类型不能。

变量就像一个贴了标签的盒子，你可以根据需要往里面放东西或从中取出东西。

创建变量

在上面的程序中，我们这样创建了变量

int x = 212;

🔢 有初始值

⚪ 无初始值

这是一个重要的符号，在你的编程生涯中你会经常看到。在接下来的章节中，我们将解释这个符号的不同部分意味着什么。

变量类型

变量的类型告诉你变量可以存储什么。如前所述，变量是存储特定类型事物的容器。

int 是 integer（整数）的缩写，即没有小数部分的数字（一个整数）。

在此阶段，您应该记住以下变量类型

类型	描述
int	整数（整型）
float	实数（带小数部分）
char	单个字符
bool	布尔值，即true或false

未来我们将介绍更多类型及其相关事实。

注意

上述变量类型始终用小写字母书写。这很重要，C++ 是大小写敏感的！

创建变量的例子：

int

// Without initialization
// Variable will contain an unpredictable value
int x;

// We create a variable and assign the 30 value to it
int y = 30;

float

// Without initialization
// Variable will contain an unpredictable value
float x;

// We create a variable and assign the 30 value to it
float y = 30;

// We create a variable and assign the 1.234 value to it
float z = 1.234f;

当我们给类型为float的变量赋值一个带小数部分的值时，我们必须在值的末尾加上字符f

• ✔ 12.45f
• ❌ 12.45

这有它的道理，但我们稍后再详细讨论。

char

// Without initialization
// Variable will contain an unpredictable value
char x;

// We create a variable and assign the 'j' character to it
char y = 'j';

字符

单个字符总是用单引号括起来。

• 字符：'c'
• 一个字符的字符串，由1个字符组成："c"

因此

• ✔ char x = 'c';
• ❌ char x = "c";

bool

// Without initialization
// Variable will contain an unpredictable value
bool x;

// We create a variable and assign the "true" value to it
bool y = true;

// We create a variable and assign the "false" value to it
bool z = false;

变量名

名称可以是任何你想要的，但有一些重要的限制

• ❌ 不得有空格（禁止：❌ abc def）
• ❌ 不允许大多数符号
• ✔ 可以由以下组成
  • ✔ 字符 a-z 和 A-Z
  • ✔ 数字，但不能在开头（禁止：❌ 932abc）
  • ✔ 下划线 _

关于下划线的额外注意事项

虽然下划线允许在名称中使用，但有少数情况是C++保留的

• 以大写字母开头的下划线（禁止：❌ _Speed）
• 双下划线开头（禁止：❌ __xyz）

您可以创建任意数量的变量，但它们必须具有不同的名称，因为它们是唯一的标识符（有一些例外，但我们稍后会详细介绍）。

大小写很重要，变量名是大小写敏感的

int x = 30;
float X = 12.34f;

在上面的代码中，变量x和X是两个不同的变量！

良好实践（对于非英语使用者）

最好只使用英文名称，例如

float average;

而不是

float srednia; // average in Polish

初始化（初始值）

初始化是创建变量的可选步骤。创建时，我们可以不设置初始值

int x;

或者给它赋一个初始值

int x = 30;

未初始化

一个未初始化的变量，在函数块内部（例如在main内部）最初会有一个不可预测的值，它不会被重置为0。

将变量不赋初始值可能会在代码后期导致问题。然而，有时我们可能会有意跳过它，但稍后会详细介绍。

当变量处于未初始化状态时，你绝不能从中读取！

末尾的分号

只是提醒一下😀

int age = 40;

机会

在本节中，我只会向您展示几种使用变量的方法，而它们的解释将在下一课中。

接收用户输入

要接收用户输入，我们可以创建一个未初始化的变量，然后告诉C++将用户的响应放入该变量中。

#include <iostream>

int main()
{
  int age; // current age (note: uninitialized!)
  std::cout << "Enter your age: ";
  std::cin >> age;
  std::cout << "In 10 years you will be: " << age + 10 << " years\n";
}

分解复杂方程

我们可以使用变量来表示复杂方程中的中间值。这有助于提高代码的可读性和可维护性。

🗒️ main.cpp

#include <iostream>

int main()
{
  float current_pos = 10;        // in meters
  float target_pos = 20;         // in meters 
  float current_speed = 2.5f;    // in meters/second
  float time_remaining = 0.5f;   // in seconds

  // Calculate where we will end up once time runs out
  float ending_pos = current_pos + current_speed * time_remaining;

  // Calculate how far away we landed from the target
  float error = target_pos - ending_pos;

  // Calculate the required speed needed to land directly on the target
  float required_speed = (target_pos - current_pos) / time_remaining;

  // Calculate the amount of extra speed we needed to land directly on the target
  float extra_speed_needed = required_speed - current_speed;

  std::cout << "We landed " << error << " meters away from the target.\n";
  std::cout << "We needed to go " << extra_speed_needed << "m/s faster to land on the target.";
}

结果（控制台）

We landed 8.75 meters away from the target.
We needed to go 17.5m/s faster to land on the target.

总结

总而言之，我们学到了

• 如何创建变量并理解语法
• 变量类型之间的区别
• 为什么变量有用

附加信息

缺乏初始化

示例

int main() {
  int x; // No initializer
}

一个未初始化的变量（开始时没有赋值），在函数块内部（例如在main内部）开始时会有一个不可预测的值（即，它不会被设置为零）。如果在使用它之前就读取它，那么将变量不赋初始值可能会在代码执行后期导致问题。

虽然在语言中存在这种错误的可能性可能看起来很奇怪，但我们有时会故意这样做。从用户接收输入展示了其中一个原因。

类型转换

变量有一个特定的类型，不能在代码的不同地方随意更改。我们尝试写入它的值必须与其类型匹配。但是，如果您在不匹配类型的情况下赋值，许多类型将自动转换。例如，我们可以将整数值（int）写入float类型（实数）的变量。这会触发从int到float的转换。

示例

float y = 30; // OK - 30 is converted to 30.0f

反向操作则有些问题。int类型的变量不能存储小数部分，所以当我们尝试将float值写入它时，它会被转换成一个没有小数部分的数字。

C++ 不是通过四舍五入来完成的——相反，它通过截断来完成。数字的小数部分被完全砍掉并丢弃。例如，3.1415 截断为 3。

⚠ 隐式转换

int y = 30.5f; // OK, 30.5f is converted to 30, but information lost!

编译器可能会发出警告，提示存在隐式缩小转换。此警告的存在是因为程序员经常不小心编写此类代码，导致小数部分丢失，从而导致我们值中的错误。

注意

尽可能匹配类型！从 float 到 int 的隐式转换会导致信息丢失！这在最好的情况下会导致错误的结果，在最坏的情况下甚至会导致灾难。阿丽亚娜 5 型火箭 V88 号航班在发射后 37 秒发生灾难性爆炸，原因就是从 float 到 int 的错误转换，导致精度损失，使导航计算机停止工作。