一、C++ 變量類型

C++ 是一種靜態類型、編譯式、通用、面向對象的編程語言。在 C++ 中，變量是存儲信息的容器，并且每個變量都有特定的類型，這個類型決定了變量可以存儲什么類型的數據、需要多少存儲空間以及可以進行的操作。C++ 提供了多種基本數據類型和復合數據類型來支持不同的編程需求。

1. 基本數據類型

1. 整型（Integer Types）

• int：標準的整數類型，用于存儲整數值。
• short：短整型，用于存儲較小的整數值。
• long：長整型，用于存儲較大的整數值。
• long long：更長的整型，用于存儲非常大的整數值。
• unsigned：與上述類型結合使用，表示無符號類型，即只能存儲非負值。

2. 浮點型（Floating-Point Types）

• float：單精度浮點型，用于存儲有小數部分的數值。
• double：雙精度浮點型，用于存儲更大范圍或更高精度的浮點數。
• long double：擴展精度浮點型，提供比 double 更高的精度。

3. 字符型（Character Types）

• char：用于存儲單個字符（如字母或標點符號）。

4. 布爾型（Boolean Type）

• bool：表示真（true）或假（false）的布爾值。

5. 枚舉類型（Enumeration Types）

• enum：用戶定義的類型，包含一組命名的整型常量。

6. 寬字符類型（Wide Character Types）

• wchar_t：用于存儲寬字符（如 Unicode 字符）。

2. 復合數據類型

1. 數組（Arrays）

• 允許存儲相同類型數據的固定大小的集合。

2. 結構體（Structures）

• 允許將不同類型的數據項組合成一個單一的類型。

3. 聯合體（Unions）

• 允許在相同的內存位置存儲不同的數據類型，但一次只能使用其中一個。

4. 類（Classes）

• C++ 的核心特性之一，支持面向對象編程，包括封裝、繼承和多態。

5. 指針（Pointers）

• 存儲變量的內存地址，而不是變量的值。

6. 引用（References）

• 類似于指針，但提供了更高級別的抽象，并且是安全的（不能為空）。

7. 字符串（Strings）

• 在 C++ 中，字符串可以通過字符數組、std::string 類（C++ 標準庫中的一部分）等方式表示。

3. 類型修飾符

• signed 和 unsigned：用于指明整型變量是否有符號。
• const：表示變量是常量，其值在初始化后不能被修改。
• volatile：告訴編譯器該變量的值可能會在程序的控制之外被改變。

二、C++ 變量定義

在C++中，變量定義涉及到指定變量的類型以及變量的名稱，并可能包括初始化（即給變量賦一個初始值）。下面將展示幾個詳細的C++變量定義及使用的案例代碼。

案例 1: 基本類型變量的定義和初始化

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定義并初始化整型變量int age = 30;// 定義并初始化浮點型變量float height = 5.9;// 定義并初始化字符型變量char gender = 'M';// 定義布爾型變量并初始化bool isStudent = true;// 輸出變量值cout << "Age: " << age << endl;cout << "Height: " << height << endl;cout << "Gender: " << gender << endl;cout << "Is Student: " << (isStudent ? "Yes" : "No") << endl;return 0;
}

案例 2: 數組的定義和使用

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定義并初始化整型數組int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};// 遍歷數組并打印每個元素for(int i = 0; i < 5; i++) {cout << "numbers[" << i << "]: " << numbers[i] << endl;}return 0;
}

案例 3: 結構體（Struct）的定義和使用

#include <iostream>
using namespace std;// 定義結構體
struct Person {string name;int age;float height;
};int main() {// 定義并初始化結構體變量Person person1 = {"John Doe", 30, 6.0};// 訪問結構體成員并打印cout << "Name: " << person1.name << endl;cout << "Age: " << person1.age << endl;cout << "Height: " << person1.height << endl;return 0;
}

案例 4: 指針的定義和使用

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 定義整型變量int value = 10;// 定義指向整型的指針變量，并初始化為指向valueint* ptr = &value;// 通過指針訪問變量的值cout << "Value through pointer: " << *ptr << endl;// 修改指針指向的值*ptr = 20;// 再次通過指針訪問變量的值，查看是否已修改cout << "Modified Value through pointer: " << *ptr << endl;return 0;
}

案例 5: 類的定義和使用（面向對象）

#include <iostream>
using namespace std;// 定義類
class Rectangle {
public:int width, height;// 構造函數Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}// 計算面積的方法int area() {return width * height;}
};int main() {// 創建Rectangle類的對象Rectangle rect(5, 7);// 調用對象的方法并打印結果cout << "Area of rectangle: " << rect.area() << endl;return 0;
}

三、C++ 變量聲明

在C++中，變量聲明（Declaration）和定義（Definition）有時可以互換使用，但在嚴格意義上它們是有區別的。聲明是告訴編譯器變量的類型和名稱，而定義（也稱為初始化）則是為變量分配內存空間并可能賦予一個初始值。然而，在大多數情況下，當你聲明一個變量時也會同時定義它（即給出初始值），或者在之后的某個點進行定義。

變量聲明與初始化

// 聲明一個整型變量，但不在此初始化（即僅聲明）
extern int a; // 這通常用于在多個文件中共享變量，但這里只是作為聲明的示例// 聲明并初始化一個整型變量
int b = 10; // 這既是聲明也是定義// 聲明一個整型變量，稍后在函數內部初始化
int c;
// ...
c = 20; // 現在c被定義了（如果之前沒有在其他地方定義）// 使用auto關鍵字自動推導類型（C++11及以后）
auto d = 3.14; // d的類型是double，因為3.14是double字面量// 聲明并初始化一個常量（使用const）
const int e = 5; // e是一個常量，其值在編譯時確定，且之后不能更改// 靜態局部變量聲明（在函數內部）
void func() {static int f = 0; // f在函數第一次調用時初始化，之后調用時保持其值f++;cout << "f: " << f << endl;
}

案例 1: 局部變量和全局變量的聲明與定義

#include <iostream>
using namespace std;// 全局變量聲明（通常也是定義）
int globalVar = 100;void func() {// 局部變量聲明并初始化int localVar = 20;cout << "Local variable: " << localVar << endl;// 訪問全局變量cout << "Global variable: " << globalVar << endl;
}int main() {func(); // 調用函數，展示局部變量和全局變量的使用// 嘗試在main中訪問localVar會導致編譯錯誤，因為它是func的局部變量return 0;
}

案例 2: 使用extern關鍵字聲明變量

當你想在多個源文件中共享變量時，可以使用extern關鍵字在一個或多個源文件中聲明變量，但在一個源文件中定義它。

#include <iostream>
using namespace std;// 定義全局變量
int sharedVar = 5;void printSharedVar() {cout << "sharedVar in file1.cpp: " << sharedVar << endl;
}// ...

#include <iostream>
using namespace std;// 聲明全局變量（不初始化）
extern int sharedVar;void modifySharedVar() {sharedVar = 10; // 修改在file1.cpp中定義的全局變量
}// ...

注意：在實際項目中，你還需要確保這些文件被正確地編譯和鏈接，以便extern聲明能夠找到變量的定義。

案例 3: 使用auto和const

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() {// 使用auto自動推導類型auto x = 10; // x的類型是intauto y = 3.14; // y的類型是double// 使用const聲明常量const int maxSize = 100; // maxSize是一個常量，其值在編譯時確定// 使用auto和const一起const auto z = 20.5; // z的類型是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，因為它是constreturn 0;
}

四、C++ 左值和右值

在C++中，左值（lvalue）和右值（rvalue）是表達式的一個關鍵屬性，它們與表達式的身份（location）和值（value）有關。左值通常指的是一個具有持久狀態的對象，其地址可取，可以被賦值。而右值則是一個臨時值，沒有持久的存儲位置，通常用于表達式的求值過程中，且不能作為左值被賦值。

左值（Lvalue）

• 有持久的身份（即存儲位置）。
• 可以出現在賦值語句的左側。
• 可以取地址（& 操作符）。

右值（Rvalue）

• 通常是臨時的，沒有持久的存儲位置。
• 不能出現在賦值語句的左側（C++11之前）。
• 不能直接取地址（盡管C++11引入了右值引用，允許通過std::move等方式“模擬”取地址）。

C++11及之后的變化

C++11引入了右值引用（通過&&表示）和移動語義，使得右值可以被更加高效地處理和利用。此外，還引入了std::move函數，用于將左值“轉換為”右值引用，以便可以使用移動構造函數或移動賦值操作符。

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，因為a是左值int c = 10 + 20; // c是左值，但10 + 20這個表達式的結果是右值// int d = 10 + 20; // 這條語句在語法上也是合法的，但10+20的結果（右值）不會“存儲”在d中，而是被計算后賦值給d// 嘗試對右值進行取地址操作（編譯錯誤）// &(10 + 20); // 非法，因為右值沒有地址std::string s1 = "Hello"; // s1是左值std::string s2 = std::move(s1); // s1在這里被“轉換”為右值引用，以便s2可以“竊取”s1的資源// 注意：此時s1的狀態是未定義的，因為s2可能已經“接管”了s1的資源return 0;
}

案例 2: 使用移動構造函數和移動賦值操作符

為了展示移動語義，我們可以定義一個簡單的類，該類包含動態分配的內存，并實現移動構造函數和移動賦值操作符。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>class MyString {
public:char* data;size_t len;// 構造函數MyString(const char* str) : len(std::strlen(str)) {data = new char[len + 1];std::strcpy(data, str);std::cout << "Constructor called" << std::endl;}// 移動構造函數MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data), len(other.len) {other.data = nullptr; // 防止析構時釋放已移動的資源other.len = 0;std::cout << "Move constructor called" << std::endl;}// 移動賦值操作符MyString& operator=(MyString&& other) noexcept {if (this != &other) {delete[] data; // 釋放當前對象的資源data = other.data;len = other.len;other.data = nullptr; // 防止析構時釋放已移動的資源other.len = 0;}std::cout << "Move assignment operator called" << std::endl;return *this;}// 析構函數~MyString() {delete[] data;std::cout << "Destructor called" << std::endl;}// 為了簡單起見，省略了拷貝構造函數和拷貝賦值操作符
};int main() {MyString s1("Hello");MyString s2 = std::move(s1); // 調用移動構造函數MyString s3("World");s3 = std::move(s2); // 調用移動賦值操作符// 此時s1和s2的資源已被s3接管，
}

五、相關鏈接

1. Visual Studio Code下載地址
2. Sublime Text下載地址
3. 「C++系列」C++簡介、應用領域
4. 「C++系列」C++ 基本語法
5. 「C++系列」C++ 數據類型