第二章 基础决定上层建筑——2.2 左眼看量—2.2.2 变量向右走

【2.2.2 变量向右走】

我们从两个角度来看待我们的变量：变量类型&作用域。这两个角度合起来的话，就像一个全景照相机一样，可以把一个变量看的比较透彻了。下面我们先从变量类型的角度出发

角度一看变量——变量类型

通过变量类型呢，我们基本可以把变量分成以下几种来看待（因为我们不是搞理论研究，所以分类不必苛责，只要便于我们理解就行）

第一类——基本数据类型。C++有四种基本数据类型：分别是int、char、float、double。Ok，看似简单，无数教科书已经前仆后继的讲了若干遍了，为了向全世界显示一下咱们的水平，在这里咱们就不展开说了，说点教科书上没怎么提到的。提到数据类型，我们不能不提长度这件事，一直以来，我们都会不假思索的向世界宣布：int型占两个字节，char一个字节。哦，下回可千万别这么说了，我们需要强调一下：标准c的内部类型（c++继承了它）规范并不说明每个内部类型必须有多少位，规范只说明了内部类型必须能存储的最大值和最小值，so，上面的说法应该纠正为int类型最少占据两个字节。

第二类——bool类型，这是《c++编程思想》上的分类。暂时好像没什么可以说的。蹦过。

第三类——说明符（specifier）。这是配合基本类型用的，它的加入将c++内部数据类型的数量几乎double了一次。怎么说呢，这个东西相当于形容词，一堆干巴巴的名词遇上一堆形容词是不是把语言变得更丰富了？就是这个道理。它们分别是：long、short、signed、unsigned。比如说int，当引入说明复制后，我们就可以得到如下的等级（注意，不是大小，因为标准那玩意规定的是范围，范围怎么比较大小？）short int，int，long int。也就是说一个int类型必须达到short int这么大，最大大到long int这么大。同样浮点型的大小等级是float，double，long double（注意，没有long flaot，也没有short浮点数）。

至于signed和unsigned，我们暂时还没有必要死板教条的去理解它们，等日后用到了再说。

第四类——就是复合类型。实际复合类型也没什么神奇的，就是八一队简单类型打个包封装在一起而已。我们接下来讨论一下struct、enum、union、数组。接下来的内容可能稍微长一点，注意，看的时候不要迷失了，我们是在讲“从变量的类型看变量”，是站在变量的高度总结，而不是喋喋不休的将复合类型怎么用。

1)        Struct，结构体。实际没什么可以大书特书的，我们需要记住两件事情就行了，first，struct里面的变量都是public的，因此可以用‘.’操作符直接访问。Second，注意书写的形式，在c++的世界里面，我们提倡这样来定义一个结构体：

Struct mystructType{

……

}；

mystructType mystruct;

在c语言的世界里，定义的形式实在是丰富多彩，多彩的都说不清了。

2)      Enum、union。实在没什么好说的了。

 

角度二看变量——量的作用域

一个量，它是有它的作用域的，一般来看呢，我们分成下面这几种作用域。

第一类——全局变量。全局变量是在所有函数体外定义的。程序的所有部分（甚至其它文件）都可以访问它。他没有什么很神奇的声明方式，just写到所有函数外就ok了。好，什么叫“一个文件可以访问另一个文件的global变量”？我们关心的是怎么访问？用extern。看下面：

//modify.cpp

extern int glo;

void modify()

{

    glo = 100;

}

//main.cpp

#include<iostream>

using namespace std;

 

int glo;

 

void modify();

 

int main()

{

    glo = 0;

    cout<<"Before modify:"<<glo<<endl;

    modify();

    cout<<"After modify:"<<glo<<endl;

    return 0;

}

我们在main里面定义了一个全局的变量，叫做glo，接着我们在另外一个文件（modify）里面定义了一个函数（modify）来修改这个量，于是在modify.cpp里面要想引用到glo，就必须采用这样的语法：extern int glo;

第二类——局部变量。局部变量只是在一个作用域内有效，他们局限于一个函数。通常呢，局部变量我们又把他叫做自动变量（automatic variable），很好理解嘛，进入作用域时它自动生成，离开作用域又自动消失，自动化程度很高的说。比如我们声明一个局部变量可以用auto标识，但是没人这么干，因为是默认的。

第三类——静态变量。我们在这里并不想干巴巴的谈论各种特性，只想说明静态变量的两种看似对立，但又非常amazing的特性：全局性V.S局部性。很玄乎嘛，怎么个意思？所谓全局性，就是我们通常理解的，一个static变量它的生命周期是整个程序的生命周期，在其间它不会消失掉，于是给我们一种可以把它当做全局变量用的幻觉。那什么又是所谓的局部性呢？就是说给函数或者全局变量扣上一个static的帽子，它就只能在本文件内被访问，这就叫做“文件作用域”，不信的话，就把上面那个程序清单的glo前面加上个static试试看。怎么样，编译过不去了吧？就是这个意思。他可以帮助我们实现访问控制。

第四类——外部变量。我们在全局变量中简单的用到了一下外部变量这个概念。这里我们详细的来说一下何谓外部变量。为了理解这个所谓的外部变量呢，我们必须对linkage这个概念有所理解。在这里，我们做一个约定：我们写的代码都是基于多文件的（也就是说你的代码不是写在一个文件里面的），并且都是面向过程的写法（没有类、结构等复杂结构）。这样的话呢，势必就涉及到一个问题：他们之间是如何进行通信（交互）的，互相之间怎么访问对方的接口呢？ok，外部变量的概念正是随着这个问题的出现而出现的。如何描述一个对象在不同文件里面的访问方式呢？于是linkage这个概念横空出世，它约定每个个对象都有一个标签，上面写了三种东西：要么是external linkage，要么是internal linkage，要么是no linkage。说到这里我们似乎有点晕了，等等，什么是“对象”，它指针么？ok，所谓的“对象”就是指全局变量和函数名。由于函数的参数、局部变量（自动变量）只是临时存在一个叫做运行时栈（Run-time stack）的地方，因此链接器并看不到他们，所以他们被贴上一个标签，叫做“no linkage”，表示只能在函数内部被访问。当链接器看到一个全局变量或者函数（非静态），它就给这个全局的变量贴上一个标签，叫做“external linkage”，表示它能被任何地方访问，甚至是其他文件的函数。好了，到这里，我们就明朗了：如果我想定义一个全局变量或者函数，那它就被赋予了external linkage的属性，我想要在其他文件中访问它，只需加上extern就可以了（当然函数可以省略extern，因为默认的原因）。如果我定义了一个全局变量或者函数，我不想让其他文件访问到，怎么办？加上static就可以啦，看“第三类——静态变量”。

所以说到这里，要想理解上面的一堆说法，最好的方法就是把前面给出的那个程序各种修改就可以了，比如定义两个同名的全局变量会怎样，不加extern会怎样，定义重名的函数会怎样，加上static再从另一个文件访问会怎样等等等等。

好啦，说到这里，我们就把c++中“量”这个概念理解的差不多一半了，为什么是一半呢？因为我们仅仅是知道了“有哪些量”，我们还不知道“量放在那里”呢。下面我们会有专门的篇幅来详细讨论“我的量到哪里去了”。

【延伸阅读】http://publications.gbdirect.co.uk/c_book/chapter4/linkage.html 讲的是Linkage