C#变量和常量

本文将介绍变量和常量（之前介绍过标识符，变量和常量就是标识符的用途之一）。好了，我们开始吧！

1. 变量

什么是变量呢？顾名思义，变量中的“变”字表示“变化”，说明它所代表的值不是恒定不变的；和变量相对应的就是常量，常量意味着一旦赋值就不再变化，关于常量我们会在第2节详述。因此，变量其实是一个占位符，它引用了一块内存地址，但它存储的值是可以变化的。举个例子说明，假设有一系列的盒子，每个盒子上贴有一个标签。那么，盒子本身相当于变量，而标签相当于变量名，而盒子里的东西则相当于该变量所代表的值。当我们给一个盒子贴了一个标签后，标签名就是相对固定了的，但盒子里的东西却是经常变的，比如我们拿走一支笔，放进去一个墨水瓶。如图4-1所示。

1.1 给变量命名

就像给盒子贴标签一样，标签上的文字一定要言简意赅，让人一眼就能知道盒子中的内容。另外，如果盒子有很多，那么相应的标签也会很多，这时就需要为标签的命名制定一个规则，比如“01-生活用品-化妆品”、“02-生活用品-洗漱类”就是一种不错的规则；反之，诸如“物品类1”、“物品类2”则是不好的命名规则，“物品”这个词本身过于宽泛，不能起到好的说明和描述作用。

和标签命名一样，变量名也要含义清晰，不易混淆，要能够描述变量所代表的用途，要避免词不达意。

下面是一些好的命名：

TaskItem
ItemName
PersonName

下面是一些不好的命名：

var1
someVar

1.2 声明变量

声明一个变量的语法为：数据类型变量名;

要注意不要漏掉最后的分号（;）。

例如，声明3个变量，分别是string、int、bool类型，如下所示：

string yourName;
int booksNumber;
bool isRegister;

声明多个同类型的变量的语法如下：

string x, y, z;

如果不是同类型，则不能一起声明，下面的代码就是错误的：

string x, int y, double z;

编译时编译器会报如下错误：

应输入标识符；\"double\"是关键字
应输入标识符；\"int\"是关键字

因为编译器认为int、double和x一样，都是标识符，且都被声明为string类型，但编译器很快就发现问题了，因为int、double都是关键字，因此编译器不允许编译通过。

要改正这个问题也很简单，每一个都使用单独的语句即可，如下所示：

string name = "Tom";
bool success = true;
int height = 10;

声明变量的目的是使用变量存储数据，那如何给变量赋值呢？和很多其他语言一样，在C#中使用的是=运算符为变量赋值。也可以声明变量后立即为它赋值，如下所示：

bool isSuccess;
isSuccess = true;
string name = "Tom";

也可以在同时声明多个同变量时有选择的赋值，如下所示：

int a = 1, b, c = 0;

1.3 变量的初始化

基于安全性考虑，C#对变量的初始化有一定要求：

所有的局部变量在被显式地初始化之前，都会被编译器当作未初始化，然后抛出编译期异常；
所有的字段级变量被编译器初始化为所属类型中等价于0的值。如布尔型的被初始化为false，数值型的被初始化为0或者0.0，所有的引用类型都被初始化为null。举例说明，如代码清单4-1所示。

代码清单4-1 未赋值的局部变量

using System;

namespace ProgrammingCSharp4
{
    class Person
    {
        private int Age;

        public void SayHello()
        {
            string message = "Hello!";
            Console.WriteLine(message);
        }
    }
}

上述代码中有两个变量，一个字段级变量Age，一个局部变量message，当我们编译这段代码的时候会产生如下错误：

使用了未赋值的局部变量\"message\"

这是因为我们没有给局部变量message赋值初始化，而Age变量是字段级变量，可以被编译器自动初始化为0。知道了错误的原因，我们对上述代码进行修改，如代码清单4-2所示。

代码清单4-2 已赋值的局部变量

using System;

namespace ProgrammingCSharp4
{
    class Person
    {
        private int Age;

        public void SayHello()
        {
            string message = "My age is {0}";
            Console.WriteLine(message, Age);
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Person person = new Person();
            person.SayHello();
        }
    }
}

在上述代码中，我们使用字符串"My age is {0}"初始化了局部变量message，然后把message的值和Age变量的值一起输出到了控制台，这里的{0}是个占位符，意味着它的位置会被Age的值所取代。代码清单4-2运行的结果如下：

My age is 0

这也印证了字段级的变量会被编译器自动初始化，它被初始化为该类型的初始值0。

提示：可以使用int myInt = new int();来初始化局部变量，它等同于int myInt = 0;

表4-1显示了各种数据类型的默认值。

1.4 类型推断

从C# 3.0开始，C#引入了一个新的关键字var，它表示一种隐式类型推断，编译器可以通过它的初始值来判断变量的具体类型。尤其需要注意的是，var只能用于局部变量的声明，不能用于字段级变量的声明，并且使用var声明的变量必须有初始值，这样编译器有判断其是否是真实变量的依据。

如代码清单4-3所示，如下两种功能是一样的。

代码清单4-3 使用var关键字

var i = 10; // 隐式类型
int i = 10; // 显式类型

我们将代码清单4-2使用var关键字进行改写，如代码清单4-4所示。

代码清单4-4 使用var关键字改写代码清单4-2

using System;

namespace ProgrammingCSharp4
{
    class Person
    {
        private int Age;

        public void SayHello()
        {
            var message = "My age is {0}";
            Console.WriteLine(message, Age);
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var person = new Person();
            person.SayHello();
        }
    }
}

message变量的初始值为一个字符串类型，因此编译器可以推断其类型为string类型；person变量的初始值为Person类型，同理编译器可以断定person变量为Person类型。

1.5 变量的作用域

我们从中国移动的一句经典广告语开始：我的地盘我做主。变量的作用域即广告语中所说的“地盘”，出了变量的作用域便相当于离开了它的地盘，也就意味着该变量将变得不再“可见”，当然也就无法对它执行读取、赋值等操作了，实际上，从栈的角度来看，变量离开了作用域后，该变量将被弹出栈。我们来研究下这个“地盘”是如何确定的，确定“地盘”的规则如下：

类的字段所处的作用域等同于该字段所属类所在的作用域；
局部变量的作用域仅限于声明它的方法或循环体内部，以大括号{}为界。

变量的作用域如下图所示。

下面，我们来看一个例子，如代码清单4-5所示。

代码清单4-5 变量的作用域

using System;

namespace ProgrammingCSharp4
{
    class AboutVariableScope
    {
        public string fieldVar; // 作用域和它所属的类的作用域相同

        public void DoSomething()
        {
            // someVar 变量作用域仅限在 DoSomething() 方法内部，以 {} 为界
            var someVar = "some value";

            // someVars 变量作用域同 someVar 变量
            int[] someVars = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

            // item 的作用域仅限 foreach 循环体内部，以 {} 为界
            foreach (var item in someVars)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }

            // 这里将无法访问 foreach 循环体内部定义的 item 变量，编译器会报错
            Console.WriteLine(item); // 编译错误

            // sampleObject 对象的 sampleValue 字段的作用域与 sampleObject 对象的作用域相同
            SampleObject sampleObject = new SampleObject();
            sampleObject.sampleValue = "sampleValue's scope";
        }
    }

    class SampleObject
    {
        public string sampleValue;
    }
}

代码中以//开始的语句称为注释，主要是起说明和备注作用，注释语句会被编译器忽略，并不会被编译。

代码清单4-5中各变量的作用域情况已经在注释中说明了，建议大家亲自动手实践一下。

接下来，我们探讨作用域的重叠问题。从层次的角度来看C#代码，就是一层层的{}嵌套，那么必然会存在变量作用域重叠的问题，这时候我们就说两者的作用域发生了冲突。冲突主要分为两种情况：

同一个作用域内，存在两个同名的变量，这里不关心变量的类型是否相同。如果存在这种情况，编译器将会报错，编译将无法继续；
局部变量和字段级变量同名，那么局部变量会将同名的字段级变量隐藏，就是说在局部变量的作用域内，局部变量的值覆盖了字段级变量的值。

针对以上两种情况，我们来看一下示例代码，如代码清单4-6所示。

代码清单4-6 作用域冲突

using System;

namespace ProgrammingCSharp4
{
    class AboutVariableScope
    {
        public string fieldVar = "你好，世界！";

        public void DoSomething()
        {
            var someVar = "some value";
            var fieldVar = "我是 DoSomething() 方法内的局部变量";

            int[] someVars = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

            foreach (var item in someVars)
            {
                string item = "作用域冲突了！";
                Console.WriteLine(item);
            }

            Console.WriteLine(fieldVar);
            Console.WriteLine(this.fieldVar);
        }
    }
}

我们来分析上面这段代码，第17行的item变量位于foreach循环体内，位于第15行的foreach循环中已定义了变量item，并且它和第17行的item作用域相同，这符合前面说的第一种冲突条件，属于语法错误，编译器会及时产生错误异常，如下所示：

不能在此范围内声明名为\"item\"的局部变量，因为这样会使\"item\"具有不同的含义，而它已在"父级或当前"范围中表示其他内容了。

这类冲突编译器可以协助我们检查出来，但接下来的一种情况，则属于逻辑错误，并且很难发现。我们来看第7行，这里定义了一个字段级别的变量fieldVar，它的值为：“你好，世界！”，但在另一个地方——DoSomething()方法内部（即第11行），我们又定义了一个相同名称的局部变量fieldVar，其值为：“我是DoSomething()方法内的局部变量”，那么我们来看第21行——输出fieldVar的值，它会输出字段变量fieldVar还是局部变量fieldVar的值呢？由于局部变量隐藏了字段变量，因此这里输出的是：“我是DoSomething()方法内的局部变量”。如果要使用字段变量fieldVar的值，则要像第22行那样使用this关键字。this关键字代表当前类的实例，可以看作当前类实例的别名，比如这里的this.fieldVar代表的是字段变量fieldVar，其值为：“你好，世界！”。

关于变量，我们就介绍到这里，其他章节还会对它做相应的补充，接下来我们一起看看变量的“对立面”：常量。

2. 常量

前面我们讲了变量，那么相对的就是常量了。顾名思义，常量就是一旦声明并且初始化就不再改变的数据。我们使用了一把锁来代表盒子里一旦放了东西就无法再改变了，如图4-3所示。

2.1 常量的特征及其作用

下面我们先来看看常量的特征及其作用。常量一般具有如下的特征：

常量必须在声明的时候就立即初始化，其值在初始化后将无法再进行更改；
常量必须使用显式类型声明，不能使用类型推断关键字var；
常量可以在类、结构、接口中进行声明；
常量可以作为类、结构以及接口的字段，也可以是定义在类、结构中的方法内部的局部变量，事实上常量永远是静态的，虽然并没有使用static关键字（也不允许）；
常量无法接受变量的赋值，哪怕该变量是static并且是readonly也不行，常量在初始化时只能使用另一个常量为它赋值，当然直接赋予一个具体的值更好；

为什么要有常量呢？它的作用如何？下面我们就来探讨这些问题。

常量一般用作某个具体值的替代物，只需修改常量的值，那么所有用到该常量的地方都不需要修改；
常量让一个值具有了具体意义，提高了代码的可读性和可维护性。

2.2 常量的声明

在C#中，常量是一个在程序运行时不可更改的值。常量在声明时必须初始化，并且一旦初始化后，不能再改变其值。常量通常使用const关键字进行声明。

代码清单4-7是一个C#常量的例子：

代码清单4-7 常量的用法

using System;

class Program
{
    // 声明常量
    const double Pi = 3.14159;
    const int MaxUsers = 100;

    static void Main()
    {
        // 使用常量
        Console.WriteLine("Pi的值是: " + Pi);
        Console.WriteLine("系统最大用户数: " + MaxUsers);

        // 你不能修改常量的值，例如：
        // Pi = 3.14; // 编译错误
        // MaxUsers = 200; // 编译错误
    }
}

解释：

const double Pi = 3.14159;：声明了一个常量Pi，它的值是3.14159。常量的值是不可修改的。
const int MaxUsers = 100;：声明了一个常量MaxUsers，其值为100，表示系统允许的最大用户数。
在Main方法中，常量被用来输出其值。

如果尝试修改常量的值（如Pi = 3.14;），编译器会报错，因为常量值是不可变的。常量通常用于存储那些在程序执行过程中不会改变的值，例如数学常数、配置设置、固定参数等。

标签：int,常量,C#,局部变量,作用域,编译器,变量
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