變量是一個(gè)內(nèi)存單元的命名以及對(duì)應(yīng)的一段比特的編碼和解碼，涉及到數(shù)據(jù)類(lèi)型、存儲(chǔ)屬性。

變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型是所有編程語(yǔ)言都需要考慮的語(yǔ)法特征。區(qū)別在于數(shù)據(jù)類(lèi)型檢查與推斷是發(fā)生在編譯期還是運(yùn)行期，前者特性的編程語(yǔ)言一般稱(chēng)為靜態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言，后者特性的編程語(yǔ)言一般稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言。

靜態(tài)類(lèi)型編程語(yǔ)言一般要求在編譯期檢查類(lèi)型的安全性，可以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤的早期發(fā)現(xiàn)機(jī)制，一定程度上提高了程序的嚴(yán)謹(jǐn)性，代碼的健壯性和運(yùn)行的效率，為此對(duì)于變量的要求是先聲明后使用。靜態(tài)的語(yǔ)義解釋可以以空間換時(shí)間，可以有靜態(tài)優(yōu)化。

1 數(shù)據(jù)類(lèi)型的表達(dá)規(guī)則

數(shù)據(jù)類(lèi)型的表達(dá)規(guī)則包括內(nèi)存布局與格式的內(nèi)存表達(dá)，使用內(nèi)存單元的字節(jié)（byte）數(shù)量，以及編碼和解碼規(guī)則，同時(shí)也確定了數(shù)據(jù)類(lèi)型的值域。

對(duì)于自定義類(lèi)型，其數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中連續(xù)存儲(chǔ)，并按內(nèi)存對(duì)齊規(guī)則進(jìn)行對(duì)齊。

2 數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作規(guī)則

基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作規(guī)則通過(guò)上下文的操作符來(lái)定義，操作符也相當(dāng)于一個(gè)特殊的函數(shù)，操作符有一元操作符、二元操作符和三元操作符，相當(dāng)于特殊函數(shù)的參數(shù)數(shù)量。

2.1 算子(操作數(shù))；

2.2 溢出規(guī)則；

2.3 異常處理規(guī)則；

對(duì)于自定義類(lèi)型，操作規(guī)則由成員函數(shù)來(lái)定義，或者重載操作符（也是特殊的成員函數(shù)）來(lái)定義。

3 數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換規(guī)則

當(dāng)聲明、定義和初始化了一個(gè)變量時(shí)，也就是對(duì)其值按類(lèi)型規(guī)則進(jìn)行編碼并對(duì)內(nèi)存的比特進(jìn)行初始化后，該比特串就可以按編碼規(guī)則解碼為對(duì)應(yīng)類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如果想解碼為其他類(lèi)型，也就是所謂的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，C++編譯器必須定義相應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則，如浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)的小數(shù)點(diǎn)舍去規(guī)則等。

包括C風(fēng)格的強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，C++的static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。

4 模板支持

C++支持函數(shù)模板和類(lèi)模板來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類(lèi)型的泛化，函數(shù)模板調(diào)用時(shí)，可以進(jìn)行自動(dòng)類(lèi)型推斷。而類(lèi)模板需要使用基本類(lèi)型進(jìn)行類(lèi)的實(shí)例化。

5 變量的存儲(chǔ)屬性和作用域、生命期、鏈接性

在C++中，程序可以是多文件程序，先編譯，后鏈接，所以對(duì)于跨文件引用的全局變量，需要先用關(guān)鍵字extern聲明，告訴編譯期，這是一個(gè)在別外定義的全局變量。如果某一全局變量不想被跨文件使用，可以用static來(lái)修飾，限定其不能跨文件引用。在C++中，static除了空間使用（也就是鏈接性）的上下文，還有時(shí)間上的上下文，可以修飾為靜態(tài)變量，其生命期從聲明位置開(kāi)始，一直延續(xù)到程序結(jié)束。

復(fù)合語(yǔ)句（或塊，包括函數(shù)語(yǔ)句塊）內(nèi)定義的變量稱(chēng)為局部變量，其作用域與生命期從聲明和定義位置開(kāi)始，到語(yǔ)句塊結(jié)束位置結(jié)束。局部變量在棧內(nèi)存區(qū)分配空間

復(fù)合語(yǔ)句（或塊，包括函數(shù)語(yǔ)句塊）外定義的變量稱(chēng)為全局變量，其作用域與生命期從聲明和定義位置開(kāi)始，到程序結(jié)束時(shí)結(jié)束（也就是main函數(shù)結(jié)束時(shí)）。全局變量根據(jù)是否有初始化而分配在內(nèi)存的全局\靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)段和BSS段。

在C++中，可以在程序運(yùn)行期申請(qǐng)堆內(nèi)存，這樣的變量稱(chēng)為動(dòng)態(tài)變量，一般使用指針申請(qǐng)，申請(qǐng)使用完后需手工釋放堆內(nèi)存，釋放內(nèi)存的操作并沒(méi)有改變?cè)兄羔樀闹赶颍瑸榱吮苊忮e(cuò)誤，建議的做法是將指針更新為NULL。

所以存儲(chǔ)屬性及在內(nèi)存中的區(qū)域與變量聲明和定義時(shí)使用的存儲(chǔ)屬性關(guān)鍵字和聲明的位置有關(guān)。

6 變量的類(lèi)型修正符modifier

在C++中，變量的聲明和定義除了使用存儲(chǔ)屬性關(guān)鍵字、類(lèi)型聲明以外，還可以使用類(lèi)型修正符，對(duì)原型進(jìn)行一些修改和限制。

C++使用const、volatile和mutable三個(gè)類(lèi)型修正符。

7 變量的聲明與定義

在C++中，變量定義時(shí)要求聲明數(shù)據(jù)類(lèi)型，會(huì)分配內(nèi)存空間，所以變量的定義同時(shí)也是聲明。在C++中單獨(dú)的聲明只有使用extern的情形，如extern int var;分兩種情況，一是extern int var;處于局部作用域，但在此后的全局作用域中，有var定義：int var; 另外一種情形是extern int var;聲明在全局作用域中，表示在其它文件的全局作用域中有int var;的定義。另外，對(duì)于函數(shù)的形參，也可以理解為一種函數(shù)參數(shù)局部作用域的聲明。

需要注意的是，自定義的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也有聲明與定義，如類(lèi)類(lèi)型，當(dāng)涉及到類(lèi)A的數(shù)據(jù)成員有類(lèi)B的變量，當(dāng)類(lèi)B未定義時(shí)，可以先聲明類(lèi)B，再定義類(lèi)A和類(lèi)B。此后便可以聲明和定義類(lèi)A或類(lèi)B的變量（或稱(chēng)為實(shí)例、對(duì)象）。

8 變量的值語(yǔ)義

變量的地址屬性和值屬性可以理解為左值和右值。

變量的值語(yǔ)義可以做為函數(shù)的形參與實(shí)參，作為函數(shù)的函數(shù)返回值。當(dāng)形參用實(shí)參來(lái)初始化，函數(shù)返回指定類(lèi)型時(shí)，可能存在隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

值語(yǔ)義用于函數(shù)的入?yún)⒑头祷刂悼赡茉斐纱罅康呐R時(shí)變量和冗余拷貝。

9 變量的自洽性

變量的自洽性是指變量的生命周期是獨(dú)立的、可控的、不受外部環(huán)境影響的。因此自洽的變量很容易被持久化。

一個(gè)變量的自洽性滿(mǎn)足下列的四個(gè)條件

9.1 具有值語(yǔ)義；

9.2 具有獨(dú)立的生命周期；

9.3 可以輕易地被持久化；

9.4 可以在不同的系統(tǒng)中等價(jià)地存在；

10 變量的總分性

變量的總分性是指一個(gè)變量不僅是獨(dú)立的變量，還是其他變量的成員變量，如結(jié)構(gòu)體和類(lèi)類(lèi)型的變量與其成員變量。

11 變量的多態(tài)性

基類(lèi)指針變量的多態(tài)性，用于類(lèi)在繼承關(guān)系中的虛函數(shù)的動(dòng)態(tài)重載。

12 臨時(shí)變量

在計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算過(guò)程中，中間結(jié)果往往是由臨時(shí)變量來(lái)存儲(chǔ)的。

字符串字面量做右值時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量。

函數(shù)是可以將臨時(shí)變量的值作為返回值的，同時(shí)，在類(lèi)類(lèi)型中重載賦值運(yùn)算符后使用賦值運(yùn)算符時(shí)，右值會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)對(duì)象。

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