-- 作者 谢恩铭 转载请注明出处

上一课我们学习的是C语言探索之旅 | 第一部分第四课第一章:变量的世界之内存那档事。相信我,上一课对于内存的初探绝对很有用。这一课我们一起来学习变量的声明。

变量是什么?

简单地说,变量就是暂时储存在内存中的一小段信息

为什么叫做变量呢?

变量的英语是Variable,做形容词用的话是“可变的,易变的”之意,所以变量就是在程序运行期间其值可以改变的量。

你将会看到,我们写的程序,常常是充满变量的。

在C语言中(大多数语言也是如此),一个变量有两部分:

  • 变量的值:变量所储存的值,比如5
  • 变量的名字:是用来标识一个变量的。对于学了上一课有些担心是否需要用内存地址值作为变量的朋友,不用怕,在C语言中,我们不用地址值作为变量名字,我们只需要给它取个名字,编译器会负责把这个名字转换成内存地址值,是不是感觉松了一口气?

给变量起个名字

在C语言中,每一个变量必须要有一个名字。我们可不能随便取名字,还要遵守一些限制条件:

  • 只能包含英文的大小写字母,数字和下划线“_”,其他一律禁止
  • 必须以字母开头

以下是一些正确的变量名:

dog,cat_and_mouse,Catch_1_mouSe,hao123COM

还要记得的是,C语言对大小写敏感,所以,hello和Hello是两个不同的变量名。

每一个程序员都有自己命名变量的习惯,我来说说本课程的变量命名习惯吧:

  • 变量名都以小写字母开头
  • 如果变量名有好几个单词组成,那么除了第一个单词的首字母小写之外,其他单词的首字母都大写

希望大家在之后的练习题中也能尽量保持一致的命名习惯(其实这是比较通用的命名法)。

命名变量时,尽量使之清晰易懂,如果我把一个变量petName(宠物名字)缩写为pN,虽然短小精悍,但是阅读代码的人肯定猜不出来是什么意思。

我们要尽量做到代码是可以“自注释”的,就是说光看变量名就可以知道这个变量的用途,很多时候就可以省略注释了。

变量的类型

我们的电脑兄,其实是一台笨笨的机器,只知道计算,只能处理数字。

但是,在C语言当中,数字却有好多类型:

  • 有正整数,如 2,49,186,6715
  • 有含有小数点的正数,如 3.14159,27.62,80.19732
  • 有负整数,如 -7,-999,-4321
  • 有含有小数点的负数,如 -6.753,-78.46,-5641.73

怎么有这么多乱七八糟的类型啊,可怜的电脑兄需要帮助。

所以,当你要求电脑储存一个数字时,需要给出类型。倒并不是说电脑没办法区分,而是为了电脑能更好地规划,也为了不占用多余的内存。

因此,在C语言中,当我们声明一个变量时,必须要给出变量类型。

下表列出了主要的一些类型:

类型名 最小值 最大值
signed char -127 127
int -32767 32767
long -2147483647 2147483647
float -1 x 10^37 1 x 10^37
double -1 x 10^37 1 x 10^37

上面列出的数据是C语言所保证的最小的取值范围,当然你也可以声明范围更大的变量。

然而,最好能稍微记得上表中的值,对你正确选择变量类型有帮助。

当然C语言还有其他的变量类型,上表只是列出了常用的。

下面给出C语言所有变量类型:

C语言所有变量类型

之前的表格中前三种类型(signed char,int,long)用于声明整数。如:6,74,8931,等。

后两种类型(float,double)用于声明浮点数(包含小数点的数)。如:7.64,61.467,等。

之后的课程你会看到整数用得最多,因为简单易用。

说一下 signed 和 unsigned的区别:signed就是有符号的,就是最开始有正号或者负号(正数或负数),如 7,-5,9.2,-23.8,等。unsigned是无符号数,只能是正数,如35,7461,61.789,等。

所以 signed int就是有符号整数,unsigned int是无符号整数。依此类推。

signed和unsigned放在int,long,char,float,double等类型的前面。

类型名 最小值 最大值
unsigned char 0 255
unsigned int 0 65535
unsigned long 0 4294967295

上面的表格中,我们可以看到,unsigned类型不能储存负数,但是相比signed类型的优势是可以储存两倍于signed类型的最大值,例如 signed char最大值是127,unsigned char最大值是255。

为什么对于整数,之前的表里面列出了三种类型:char,int,long呢?一种不够吗?

是这样的,C语言最初创建多种整数类型的目的是为了节约内存。如果我们声明一个char类型的变量,相比于int类型,电脑所使用的内存空间就要小。

当然了,在内存很有限的那个年代(遥想公瑾当年,小乔初嫁了...),多种整数类型很有用。今天,我们的电脑有相当多的内存(俱往矣,数风流人物,还看今朝~),所以一般已经不需要捉襟见肘地声明变量了。

做个小结:

  • 对于整数,一般用int
  • 对于浮点数,一般用double

声明变量

做了这么多铺垫,终于到了我们本章的主题了。现在,创建一个新的控制台项目,就取名叫Variable吧。

我们一起来学习如何声明变量,也就是请求电脑分配一些内存空间给我们使用。

声明变量其实很简单,你应该知道怎么做了。只需要按照下面的顺序:

  1. 写上我们要创建的变量的类型
  2. 空一格
  3. 写上你给变量取的名字
  4. 最后,不要忘了加上分号

比如,我可以这样声明一些变量

int growthOfEconomy;
double averageSalary;
unsigned int numberOfDogs

以上我们所做的被称为“变量声明”,请记住这个术语。你应该在函数的开始声明变量。既然我们目前只有一个函数:main函数,我们就这样声明一个变量:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int numberOfDogs;

    return 0;
}

如果你运行上述程序,你会惊讶的发现:这个程序貌似啥也没干。

一些解释

好了,在你要指控我欺骗你之前,容我辩解一下:

事实上,这个程序是干了一些事情,只不过你看不到。当程序读到变量声明那一行时,它很有礼貌地询问电脑是否可以用一些内存空间。

如果一切顺利,电脑会回答“好的,没问题,拿一些内存空间去吧”。通常来说,是会顺利进行的。所以你的变量一般来说(除非内存不够了,但是很少会这样,因为你只是要求分配一个int的空间,很少的)肯定创建了。

一个小“技巧”:如果你有好几个同一类型的变量要声明,没必要每一个变量的声明都写一行,你可以都写在一行上,例如:

int numberOfDogs, numberOfCats, numberOfMouses;

就同时声明了三个int类型的变量:numberOfDogs, numberOfCats, numberOfMouses

然后呢?

既然我们已经声明了变量,那我们接下来可以给变量赋一个值。

没有比这更简单的了。如果你要给上面的变量numberOfDogs赋值,只要这样写

numberOfDogs = 7;

不用做什么其他的了。你写上变量名,然后写一个等号,接着写你要给它的值。

上面,我们刚把7赋给了numberOfDogs(狗的数目)。

因此,我们的完整程序现在是这样的:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int numberOfDogs;
    numberOfDogs = 7; // 有七条狗

    return 0;
}

这次你如果运行一下,也没有发生什么,屏幕上什么也没显示。但其实一切都悄然在内存中进行,只不过你看不到罢了。

在你电脑深处的某个地方,一小块内存上刚储存了7这个值。是不是很神奇呢?

我们可以试着改变变量的值,比如像这样:

int numberOfDogs; 
numberOfDogs = 7;
numberOfDogs = 6;
numberOfDogs = 5;

上述例子中,numberOfDogs这个int类型的变量首先会被赋值为7,之后改为6,再改为5。因为你的电脑运算速度太快,所以这一系列操作都是瞬间就完成了。还没来得及眨眼,你的变量numberOfDogs的值就从7,变为6,再变为5。

新的变量的值

现在来看一个很重要的问题:
当我们声明一个变量时,它的初始值是多少呢?

实际上,当电脑读到这一行:

int numberOfDogs;

首先,它在内存中取了一小块出来给numberOfDogs用。但是这时numberOfDogs的值是多少呢?有没有一个默认值(比如0)呢?

答案是:没有。

没有默认值。事实上,内存的这小块区域是给了numberOfDogs,但是上面的值并没有改变,我们并没有清空在这小块内存上原来有的值。所以,你的变量numberOfDogs的初始值就是在那一小块内存上的值,这个值可以是任意的。

如果这块内存的值先前没有改变过,那可能是0。

你并不能确定,有可能初始值是45或182,因为可能之前有一个程序已经改变了那块地址上的值。

所以要小心,最好的解决方案是当你声明变量时,同时为它赋一个初值:

int numberOfDogs = 7;

这里,int型变量numberOfDogs被声明,并且立即被赋值为7。

好处是:
你可以确定这个变量的值是什么,不会是任意的一个数。

const关键字

有时我们想要使用一个变量,我们又希望它的值在程序中保持不变。就是说,一旦声明,你希望你的变量就保持它的初始值,没有人能更动它。

这种特殊的变量被称为constant(恒定的,不变的)变量,由const关键字修饰。

有的书本说const修饰的是常量,是不准确的。const修饰的是变量,只不过是只读的变量,因为加上const之后,值就不能再改变了。

如何声明一个constant变量呢?很简单:

只要把const关键字放在你的变量的类型前面(放在后面也是可以的),此外,声明constant变量时,必须给它赋初值!

例如:

const int NUMBER_OF_DOGS = 7;

并不是一定要大写const变量的名字,只是一般用大写,一个约定俗成的习惯而已。

除了值不能改变,const变量和一般变量一样。只不过假如你要在之后的程序中改变const变量的值,编译器会提示一个错误,例如:

[Warning] assignment of read-only variable 'NUMBER_OF_DOGS'

(警告:试图改变只读变量NUMBER_OF_DOGS的值)

今天的课就到这里,一起加油吧。

下回预告

C语言探索之旅 | 第一部分第四课第三章:变量的世界之显示变量内容

下一课我们继续探寻C语言变量的奇幻世界。