第二章-变量和基本类型2

关于C++的几篇博客，参考人民邮电出版社的《C++ Primer 中文版》一书。

在上一篇博客《第二章-变量和基本类型》中，我们介绍了C++的内置类型和变量的基本概念，这篇博客则着重介绍几种比较特殊的变量类型，包括const变量、枚举变量enum、类型定义typedef、引用、类类型class。其中，可以这样理解，const、enum、typedef（另外还包括extern）它们都是放在变量类型关键字前面的限定符，对当前基本变量（或用户自定义变量）加上某种限制或者赋予某种含义。下面我们来一一介绍。

一、const

1、定义：之所以需要有这样一种变量存在，是因为：如果我们在程序中需要反复使用一个不变的常量，那么我们不如定义一个变量，并赋值给它一个常量，这样程序每次调用该变量名就可以了；接下来，如果程序很复杂，变量名很多很复杂，我们有可能会意料之外地不小心修改了这个变量，这又会是不安全的。所以我们需要这样一个变量，它不需要改变，且不能被改变，这就是const限定符的作用。

2、属性：

（1）const 把相应类型的对象转变为一个常量，常量不能被修改，所以const变量也不可以被修改，否则会出编译错误。

（2）因为const常量在定义后就不能够修改，所以定义时必须初始化。

（3）const 对象默认为文件的局部变量。举以下三个例子说明：

例1：

假设我们有

// file1.cpp

int counter;

我们想在file2.cpp中对counter进行操作，正确的做法是：

// file2.cpp

extern int counter;

counter++;

例2：

// file1.cpp

const int counter;

// file2.cpp

extern const int counter;

这种做法就是错误的。因为const 对象默认是局部于文件创建的，不能被其他文件读取，即便是加上外部声明extern。那么，正确的做法应该是：

例3：

// file1.cpp

extern const int counter;

// file2.cpp

extern const int counter;

counter++;

综上，也就是说，文件中的一般全局变量默认是可以被其他文件使用的，而const全局变量则默认是独立于文件、局部于文件创建的，不可以被其他文件使用，除非在定义时就加上extern关键字，将其定义为extern const的全局变量。

我们可以这样形象化地理解这个问题，假想作用域、可见范围等的概念是一层一层向外扩展的。不加const限定符定义的变量，它本身就是一个在当前工程下的各个文件中均可见的变量，那么在其他文件中使用它时，只需要在使用前用extern声明一下即可。然而，加了const限定符的变量，其可见范围只在当前定义它的文件下，需要加个extern才能将可见范围扩展到整个工程的所有文件下，然后就跟不加const限定符一个效果了。

也就是在这个问题中，我们可以形象地认为加extern关键字的作用，就是将可见范围向外扩展一层。

综上所述，非const变量默认为extern，而const变量则是独立于、局部于文件创建的。要使const变量能够在其他文件中访问，必须显示地指定它为extern。

二、enum

我们首先通过一个例子来了解一下enum枚举存在的意义。

例如，文件打开的状态可能有三种：输入、输出和追加。记录这些状态值的一种方法是每种状态都关联一个唯一的常数值。我们或许可以这样定义三种状态：

const int input = 0;

const int output = 1;

const int apped = 2;

虽然这种方法是有效的，但是明显的缺点是：我们看不出这三个常量之间是相关联的。枚举，就解决了这个问题，不但定义了整数常量集，而且还把它们聚集成组。如下：

enum fileState { input, output, append };     // 默认input =0，output =1，append =2。注意 fileState 是枚举类型名，而不是定义

枚举变量的属性：

（1）枚举成员是一个常量表达式，所以不能修改。

（2）举例说明几点规则：

enum fileState { input, output, append };

fileState file1_state = input;     // 合法

fileState file2_state = 2;           // 不合法，尽管2对应一个成员值

file1_state = file2_state;          // 合法

int i = 1;                                     

file1_state = i;                           // 不合法，必须得是相同的枚举类型才可以这样赋值

三、typedef：给数据类型起新名字

typedef可以用来定义类型的同义词，格式如下：typedef      数据类型（旧名称）      标识符（新名称）

标识符（新名称）并没有引入新的类型，只是现有数据类型（旧名称）的同义词，可出现在该数据类型可出现的任何位置。

四、引用：给变量起新名字

1、定义：类型可以起新名字，变量也可以起新名字。这就是引用的作用，相当于给变量起了个新名字。

2、属性：

（1）初始化是指明引用指向哪个对象的唯一方法，因此定义引用时必须进行初始化。

（2）有很多规则，与其用拗口的语言描述做归纳总结，不如举例说明问题。尽量包含所有可能的情况吧，可以感受一下。

例1（非const引用，引用const对象不合法；反过来是合法的）：

const int val=1024;

const int &ref1 = val;     // 正确！

int &ref2 = val;                // 错误！

例2（关于引用常量，只能用const引用才合法）：

const int &ref1 = 1024;    // 正确！

int &ref1 = 1024;               // 错误！

例3（关于引用右值，只能用const引用才合法）：

int ival = 1024;

const int &ref1 = 42;                    // 正确！

const int &ref2 = ival + ref1;       // 正确！

int &ref3 = ival + ref1;                 //  错误！（因为这样就失去了为另外一个变量起新名字的意义，不存在另外一个变量了）

综上，非const引用只能绑定到与该引用“同类型“的“对象“，不可引用常量或右值。

然而，const引用可以绑定到“常量“、“右值”或“不同但相关“的类型的“对象“。

以上，引号“ ”是为了突出强调！

五、class

类，定义了该类型的对象包含的数据和该类型的对象可以执行的操作。标注库类型string、ostream和istream都是定义成类的。

设计类的定义时，思路是这样的：该类的对象需要执行哪些操作，这些操作又需要哪些数据。前者或许可以通过定义成员函数来实现，后者就是类的成员变量了。

1、数据成员的初始化：

类的数据成员的初始化并不是在定义类或者定义数据成员时实现的，而是通过一个叫作构造函数的东西。

这个构造函数可以在类的定义中进行显示的定义，如果不显示定义，也会由隐式的默认构造函数对成员变量进行初始化。

2、访问标号：public、private

类的成员函数可以使用类的任何成员，而不管其访问级别。

public成员可以被程序的任何部分访问。一般把操作都放在public里，这样方便定义该类的程序调用这些操作。

private成员只能被类的组成部分的代码访问，而不能被类外部的程序访问。

3、class与struct的区别

用class和struct关键字定义类的唯一差别就在于默认的访问级别：默认情况下，struct的成员是public，而class的成员是private。