变量与常量（Variables & Constants）

变量是程序中存储和操作数据的基本单元。常量则保证某些值在程序运行期间不可修改，提升安全性。

1. 变量——命名的存储空间

1.1 声明与定义

声明（Declaration）：告诉编译器"这个名字是什么类型"。 定义（Definition）：声明的同时分配内存空间。

int age;            // 定义了一个 int 变量 age，未初始化（值是随机的）
float score = 95.5; // 定义并初始化
extern int count;   // 声明（不含定义），count 在其他文件中定义

在 C 语言中，局部变量如果不初始化，其值是不确定的（即内存中残留的垃圾值）。使用未初始化的变量是常见的 bug 来源：

int x;              // x 的值是未知的
printf("%d", x);    // 输出不可预测——危险！

1.2 命名规则

规则	示例
只能包含字母、数字、下划线	`speed`、`max_value`、`data2`
不能以数字开头	`2value` ❌ → `value2` ✓
不能是 C 关键字	`int` ❌、`return` ❌
大小写敏感	`count` 和 `Count` 是两个不同变量

命名风格建议：

场景	风格	示例
普通变量	`snake_case`	`motor_speed`、`max_index`
常量	`UPPER_SNAKE_CASE`	`MAX_SIZE`、`PI`
单字符	循环计数器	`i`、`j`、`k`

2. 变量的作用域与生命周期

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  #include <stdio.h>                          │
│                                              │
│  int global = 100;        ← 全局变量         │
│                          文件作用域          │
│  void func()                                 │
│  {                     ┌──────────────────┐ │
│      int local = 10;    │ 局部变量          │ │
│      // ...             │ 函数作用域        │ │
│  }                     └──────────────────┘ │
│                                              │
│  int main()                                 │
│  {                     ┌──────────────────┐ │
│      for (int i = 0;    │ i 仅在循环体内    │ │
│           i < 5; i++)   │ 有效（C99起）    │ │
│      {                 │                  │ │
│          int j = i * 2; │ j 仅在此代码块内  │ │
│      }                 │ 有效              │ │
│      // i 和 j 在此处不可见                 │ │
│  }                     └──────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────┘

作用域规则表

变量类型	定义位置	可见范围	生命周期
全局变量	所有函数外部	整个文件（`extern` 可跨文件）	程序启动到结束
局部变量	函数内部	定义处到 `}` 结束	进入函数到退出函数
块变量	`{}` 内部	定义处到所属 `}` 结束	同可见范围

3. 常量——不可修改的值

3.1 `const` 常量

const 关键字声明一个"只读"变量，编译器会阻止对其的修改：

const int MAX_STUDENTS = 50;      // 只能读，不能写
const double TAX_RATE = 0.13;

MAX_STUDENTS = 60;                // 编译错误！

const 与指针的组合有四种形式，需区分清楚：

int x = 10, y = 20;

const int* p1 = &x;    // 指向的内容不可改，指针本身可改
p1 = &y;               // OK
*p1 = 30;              // 编译错误！

int* const p2 = &x;    // 指针本身不可改，指向的内容可改
*p2 = 30;              // OK
p2 = &y;               // 编译错误！

const int* const p3 = &x;  // 指针和内容都不可改

速记法则：const 修饰它右边最近的类型。

3.2 `#define` 宏常量

#define PI        3.14159
#define MAX_SIZE  100
#define NAME      "GMaster"

对比项	`const`	`#define`
处理时机	编译时	预处理时（纯文本替换）
是否有类型	有	无（只是文本）
是否占用内存	是	否（直接替换为字面量）
是否有作用域	有	无（从定义处到文件末尾）
可调试	是	否（预处理后宏名消失）

建议：优先使用 const（有类型检查、可调试）。#define 适合定义编译期数组大小或条件编译标志。

3.3 枚举常量（`enum`）

当一组相关常量取离散值时，用 enum 比逐个定义 const 更清晰：

enum Direction {
    NORTH = 0,
    EAST  = 1,
    SOUTH = 2,
    WEST  = 3
};

enum Direction dir = NORTH;   // 语义清晰

// 默认从 0 开始递增，所以也可简写：
enum Status { IDLE, RUNNING, STOPPED, ERROR };
// IDLE=0, RUNNING=1, STOPPED=2, ERROR=3

4. 初始化 vs 赋值

这是初学者容易混淆的两个概念：

int x = 10;     // 初始化（initialization）——创建变量时赋予初始值
x = 20;         // 赋值（assignment）——修改已有变量的值

操作	时机	实质
初始化	变量创建时	向刚分配的内存写入初始值
赋值	变量已存在后	用新值覆盖旧值

多种初始化方式

int a = 10;              // 传统初始化
int b(20);               // 构造函数风格（C++ 中更常见，C 也支持）
int c = {30};            // C99 统一初始化（推荐，可检测窄化转换）
int d;                   // 未初始化——值未定义

5. 常见错误

错误代码	问题	正确写法
`const int n; n = 5;`	`const` 变量必须在定义时初始化	`const int n = 5;`
`int 2val;`	标识符不能以数字开头	`int val2;`
`int x; printf("%d", x);`	使用了未初始化的变量	`int x = 0; printf("%d", x);`
`#define SIZE = 100`	`#define` 不需要等号	`#define SIZE 100`
局部变量与全局变量同名	局部变量会"遮蔽"全局变量（不易察觉）	使用不同名称或显式访问

6. 总结

要点	说明
变量必须初始化	未初始化的局部变量值是垃圾值
`const` 优于 `#define`	有类型检查、可调试
命名规范	小写下划线（`snake_case`）是 C 语言主流风格
作用域	从定义处到所在 `{}` 结束
局部遮蔽全局	同名时局部变量优先，应避免这种写法
`enum` 管理相关常量	比散落的 `const` 更清晰

作者: Qing | 修改日期: 2026-07-18