C 语言变量：声明、初始化与赋值

变量是一块有名字的内存，保存着程序可以读取和修改的值。在 C 语言中，你总是要事先说明它保存的是哪种值，而且这个选择在变量的整个生命周期内都不会改变。

声明变量

格式是类型、名字、分号：

int age;
double price;
char grade;

每一行都为对应的数据类型预留足够的内存，并给它起一个名字。此时还没有存入任何东西：空间已经存在，但里面的内容是之前运行的程序留下的任何东西。

你也可以在声明的同时赋一个值，这叫作初始化：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age = 30;
    double price = 19.99;
    char grade = 'A';

    printf("Age: %d\n", age);
    printf("Price: %.2f\n", price);
    printf("Grade: %c\n", grade);
    return 0;
}

注意格式说明符：int 用 %d，double 用 %f，char 用 %c。printf 不会检查传给它的值，它完全信任你的格式字符串，所以一旦不匹配，打印出来的是乱七八糟的结果，而不是报错。

声明之后再赋值

变量存在以后，用 = 来修改它：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score;      /* declared, value unknown */

    score = 0;      /* assignment */
    printf("Start:  %d\n", score);

    score = 85;     /* assign again - the old value is gone */
    printf("Middle: %d\n", score);

    score = score + 10;   /* read the old value, store the new one */
    printf("End:    %d\n", score);
    return 0;
}

C 语言中的 = 是赋值，不是相等。score = score + 10 的意思是“取出 score 中的值，加上 10，再把结果放回 score”。比较运算符是 ==，把两者搞混是非常常见的 bug，布尔值页面专门为它写了一节。

简写 score += 10 用更少的字符做同样的事；复合赋值运算符涵盖了所有的算术运算。

未初始化变量的陷阱

这是 C 语言新手最常见的 bug，而且它不会报错：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int total;      /* never given a value */

    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        total += i; /* reading total before it has a value */
    }

    printf("Total: %d\n", total);
    return 0;
}

运行一下。你可能看到 15，这是正确答案。你也可能看到一个巨大的随机数。第二次运行或换一台机器，你还可能看到别的结果。这些都是“正确”的行为，因为读取未初始化的局部变量属于未定义行为：C 标准对会发生什么不作任何要求。

和许多语言不同，C 不会把局部变量清零。局部变量是栈上的一小块空间，而栈上满是之前函数调用留下的残余数据。有时这些残余数据恰好是零，这正是这个 bug 如此危险的原因：它在测试时常常能正常工作，到了生产环境却出问题。

修复只需要一处小改动：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int total = 0;      /* initialized */

    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        total += i;
    }

    printf("Total: %d\n", total);
    return 0;
}

养成习惯：在声明每个变量时就初始化它。如果你确实还没有合理的值，用 0 或 NULL 也比垃圾值强。另外，用 -Wall 编译，它能捕获大多数这类情况：

warning: 'total' is used uninitialized in this function

全局变量和 static 变量是例外，它们会被自动初始化为零。依赖这一点没有问题，但还是写上 = 0，可以表明你的意图。

一次声明多个变量

相同类型的变量可以写在同一个声明里，带不带初始值都可以：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 1, y = 2, z = 3;
    double width = 4.5, height;   /* height is uninitialized */

    height = 2.0;
    printf("%d %d %d\n", x, y, z);
    printf("area: %.2f\n", width * height);
    return 0;
}

对于 x, y, z 这类紧密相关的值，这种写法合法又常见。但一个经典的误读也藏在这里：

int a = 0, b = 0, c = 0;   /* all three are 0 */
int d, e, f = 0;           /* only f is 0 - d and e are garbage */

初始值只属于一个名字，而不是整行。当几个值的含义不同时，每个变量单独写一行，读起来更清楚，diff 也更清楚。

在一行里声明多个指针也有同样的陷阱，而且更隐蔽：

int *p, q;   /* p is a pointer to int; q is a plain int */

* 绑定的是名字，不是类型。指针要一行声明一个。

命名规则和惯例

编译器的规则：

• 只能使用字母、数字和下划线。
• 不能以数字开头：total2 可以，2total 不行。
• 不能是 C 语言关键字：不能把变量命名为 int、return、for、double。
• 区分大小写：count、Count 和 COUNT 是三个不同的变量。
• 以下划线开头或包含双下划线的名字保留给编译器和标准库使用。不要使用这样的名字。

int itemCount;       /* legal */
int item_count;      /* legal - the usual C style */
int _count;          /* legal but reserved - avoid */
int item-count;      /* error: '-' is the minus operator */
int 3rd_place;       /* error: starts with a digit */
int float;           /* error: keyword */

大多数 C 代码遵循的惯例是：变量和函数用 snake_case，宏常量用 UPPER_CASE，名字要说明值的含义，而不是它的类型。elapsed_ms 好过 t；customer_count 好过 n2。

在作用域很小的地方，短名字依然没问题：i 作为循环计数器人人都懂，谁也不想写 for (int loop_iteration_index = 0; ...)。

变量在哪里有效

在哪里声明变量，决定了谁能看到它、它能存在多久。这就是作用域，简单来说：

#include <stdio.h>

int shared = 100;       /* global: visible to every function in this file */

void show(void) {
    printf("show sees shared = %d\n", shared);
}

int main(void) {
    int local = 5;      /* local to main */

    {
        int inner = 7;  /* local to this block only */
        printf("inner = %d, local = %d\n", inner, local);
    }
    /* inner no longer exists here */

    show();
    printf("main sees local = %d\n", local);
    return 0;
}

变量从声明处开始可见，直到包含它的代码块的右花括号为止。全局变量在整个程序运行期间都存在，并且处处可见，这听起来很方便，而这正是它们惹麻烦的原因：任何函数都能修改它，要查出是谁改的，就得把整个文件翻一遍。优先使用局部变量，并通过参数把值传给函数。

随处声明（C99 及以后）

在最初的 C89 中，代码块里的所有声明都必须出现在任何语句之前：

int main(void) {
    int i, sum = 0;      /* all declarations first */
    printf("Starting\n");
    for (i = 0; i < 10; i++) { sum += i; }
    return 0;
}

从 C99 开始，你可以在第一次需要这个值的地方声明它，包括在 for 的头部：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Starting\n");

    int sum = 0;                          /* declared where it is needed */
    for (int i = 0; i < 10; i++) {        /* i is scoped to the loop */
        sum += i;
    }

    printf("Sum: %d\n", sum);
    return 0;
}

这是更好的风格：声明紧挨着第一次使用的地方，而且 i 不会泄漏到函数的其余部分。用 -std=c17（或任何 C99 及以上的设置）编译，在哪里都能正常工作。