3.3　變量的聲明及初始化

在使用變量時，首先需要對變量進行命名。對變量命名的過程，其實就是聲明一個變量的過程。在使用變量之前，必須對其進行聲明并初始化。本節將對變量的聲明、簡單數據類型、變量的初始化，以及變量的作用域進行詳細講解。

3.3.1　變量的聲明

1.聲明變量

聲明變量就是指定變量的名稱和類型。變量的聲明非常重要，未經聲明的變量本身并不合法，也無法在程序中使用。在C# 中，聲明一個變量是由一個類型和跟在后面的一個或多個變量名組成的，多個變量之間用逗號分開，聲明變量以分號結束，語法如下。

例如，聲明一個整型變量mr，再同時聲明3 個字符串變量mr_1、mr_2 和mr_3，代碼如下。

2.變量的命名規則

在聲明變量時，要注意變量的命名規則。C# 的變量名是一種標識符，應該符合標識符的命名規則。另外，需要注意的一點是，C# 中的變量名是區分大小寫的，比如num 和Num 是兩個不同的變量，在程序中使用時是有區別的。下面列出了變量的命名規則。

●變量名只能由數字、字母和下畫線組成。

●變量名的第一個符號只能是字母或下畫線，不能是數字。

●不能使用C# 中的關鍵字作為變量名。

●一旦在一個語句塊中定義了一個變量名，那么在變量的作用域內不能再定義同名的變量。

例如，下面的變量名是正確的。

下面的變量名是不正確的。

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在C# 中允許使用漢字或其他語言文字作為變量名，如 “int 年齡 = 21”，在程序運行時并不會出現錯誤，但建議讀者盡量不要使用這些語言文字作為變量名。

3.3.2　簡單數據類型

前面提到，在聲明變量時，首先需要確定變量的類型，那么，開發人員可以使用哪些變量類型呢？實際上，可以使用的變量類型是無限的，因為開發人員可以通過自定義類型存儲各種數據，但這里要講解的簡單數據類型是C# 中預定義的一些類型。

C# 中的數據類型根據其定義可以分為兩種：一種是值類型；另一種是引用類型。從概念上看，值類型是直接存儲值，而引用類型存儲的是對值的引用。C# 中的數據類型結構如圖3.2 所示。

由圖3.2 可以看出，值類型主要包括簡單類型和復合類型兩種，其中：簡單類型是程序中使用的基本類型，主要包括整數類型、浮點類型、布爾類型和字符類型4 種，這4 種簡單類型都是.NET 中預定義的；復合類型主要包括枚舉類型和結構類型，這兩種復合類型既可以是.NET 中預定義的，也可以由用戶自定義。本節主要對簡單類型進行詳細講解，簡單類型在實際中的應用如圖3.3 所示。

1.整數類型

整數類型用來存儲整數數值，即沒有小數部分的數值。可以是正數，也可以是負數。整數類型數據在C# 程序中有3 種表現形式，分別為十進制、八進制和十六進制。

（1）十進制：十進制的表現形式比較常見，如120、0、-127。

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不能以0 作為十進制數的開頭。

（2）八進制：以0 開頭的數，如0123（轉換成十進制數為83）、-0123（轉換成十進制數為-83）。

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八進制數必須以0 開頭。

（3）十六進制：以0x/0X 開頭的數，如0x25（轉換成十進制數為37）、0Xb01e（轉換成十進制數為45086）。

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十六進制數必須以0x 或0X 開頭。

C# 中內置的整數類型如表3.1 所示。

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表3.1　中出現了 “有符號**” 和 “無符號**”，其中，“無符號**” 是在 “有符號**”類型的前面加了一個u，這里的u 是“unsigned”的縮寫。它們的主要區別是：“有符號**” 既可以存儲正數，也可以存儲負數；“無符號**” 只能存儲不帶符號的整數，因此，它只能存儲正數。例如，下面的代碼：

例如，定義一個int 類型的變量i 和一個byte 類型的變量j，并分別賦值為2017 和255，代碼如下。

此時，如果將byte 類型的變量j 賦值為256，即將代碼修改如下：

在Visual Studio 中編譯程序則會出現如圖3.4 所示的錯誤提示信息。

分析圖3.4 中出現的錯誤提示信息，主要是由于byte 類型的變量是8 位無符號整數，它的取值范圍為0 ～255，而 “256” 這個值已經超出了byte 類型的變量的取值范圍，所以編譯程序會出現錯誤提示信息。

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整數類型變量的默認值為0。

2.浮點類型

浮點類型變量主要用于處理含有小數的數據。浮點類型主要包含float 和double 兩種類型，表3.2 列出了這兩種浮點類型的描述信息。

如果不做任何設置，則包含小數點的數值都被認為是double 類型，如9.27，在沒有特別指定的情況下，這個數值是double 類型。如果要將數值以float 類型來處理，就應該通過強制使用f 或F 將其指定為float 類型。

例如，下面的代碼就是將數值強制指定為float 類型。

如果要將數值強制指定為double 類型，則應該使用d 或D 進行設置，但加不加 “d” 或 “D” 沒有硬性規定，可以加，也可以不加。

例如，下面的代碼就是將數值強制指定為double 類型。

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當需要使用float 類型變量時，必須在數值的后面跟隨f 或F，否則編譯器會直接將其作為double 類型處理。另外，可以在double 類型的值前面加上 “（float）” 對其進行強制轉換。浮點類型變量的默認值是0，而不是0.0。

3.decimal 類型

decimal 類型表示128 位數據類型，它是一種精度更高的浮點類型，其精度可以達到28 位，取值范圍為-7.9×1028 ～7.9×1028。

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由于decimal 類型的高精度特性，它更適用于財務和貨幣計算。

如果希望一個小數被當成decimal 類型使用，則需要使用后綴m 或M，如下所示。

如果小數沒有后綴m 或M，則數值將被視為double 類型，從而導致編譯器錯誤。例如，在開發環境中運行下面的代碼，將會出現如圖3.5 所示的錯誤提示信息。

由圖3.5 可以看出，“3.14” 這個數值如果沒有后綴，就會直接被當成double 類型，所以在賦值為decimal 類型的變量時就會出現錯誤提示信息。

示例1.根據身高和體重計算BMI 指數

創建一個控制臺應用程序，聲明double 類型變量height 來記錄身高，單位為米；聲明int 類型變量weight 來記錄體重，單位為千克。根據 “BMI = 體重÷（ 身高× 身高）” 計算BMI 指數（身體質量指數），代碼如下。

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第10、14、18 和22 行代碼使用了if…else if 條件判斷語句，該語句主要用來判斷是否滿足某種條件，我們將在第4章對其進行詳細講解，這里只需要了解即可。

根據身高和體重計算BMI 指數代碼的運行結果如圖3.6 所示。

4.布爾類型

布爾類型主要用來表示true 值或false 值，在C# 中定義布爾類型時，需要使用布爾關鍵字。例如，下面代碼定義一個布爾類型變量。

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布爾類型通常被用在流程控制語句中作為判斷條件。

這里需要注意的是，布爾類型變量的值只能是true 或false，不能將其他的值指定給布爾類型變量。例如，將一個整數10 賦值給布爾類型變量，代碼如下。

在Visual Studio 中運行這行代碼，會出現如圖3.7 所示的錯誤提示信息。

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布爾類型變量的默認值為false。

5.字符類型

字符類型在C# 中使用Char 類來表示，該類主要用來存儲單個字符，它占用16 位（2字節）的內存空間。在定義字符類型變量時，要以單引號（' '）表示，如'a' 表示一個字符，而"a" 則表示一個字符串。雖然其只有一個字符，但由于使用雙引號，所以它仍然表示字符串，而不是字符。字符類型變量的聲明非常簡單，代碼如下。

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Char 類只能定義一個Unicode 字符。Unicode 字符是目前計算機中通用的字符編碼，它為針對不同語言中的每個字符設定了統一的二進制編碼，用于滿足跨語言、跨平臺的文本轉換和處理要求，這里了解Unicode 即可。

1）Char 類的使用

Char 類為開發人員提供了許多方法，可以通過使用這些方法靈活地對字符進行各種操作。Char 類的常用方法及說明如表3.3 所示。

從表3.3 中可以看到，C# 中的Char 類提供了很多操作字符的方法，其中，以“Is”和“To” 開始的方法比較常用。以 “Is” 開始的方法大多是判斷Unicode 字符是否為某個類別，如是否為大/ 小寫、是否是數字等；而以 “To” 開始的方法主要用來對字符進行大小寫轉換及字符串轉換的操作。

示例2.Char 類的常用方法的應用

創建一個控制臺應用程序，演示如何使用Char 類提供的常用方法，代碼如下。

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第3 ～8 行代碼聲明了5 個不同類型的字符變量，下面的操作都是圍繞這5 個字符變量進行的。

第25 行代碼主要是為了使控制臺界面能夠停留在桌面上。

運行上面代碼，得到如圖3.8 所示的內容。

2）轉義字符

前面講到了字符類型只能存儲單個字符，但是，如果在Visual Studio 中編寫如下代碼，則會出現如圖3.9 所示的錯誤提示信息。

從代碼表面上看，反斜線“\”是一個字符，在正常情況下，它應該是可以定義為字符的，但為什么會出現錯誤呢？這里就需要了解轉義字符的概念。

轉義字符是一種特殊的字符變量，以反斜線“\”開頭，后跟一個或多個字符。也就是說，在C# 中，反斜線 “\” 是一個轉義字符，不能單獨作為字符使用。因此，如果要在C# 中使用反斜線，則可以使用下面的代碼表示。

轉義字符相當于一個電源變換器。電源變換器通過一定的手段獲得所需要的電源形式，如交流變成直流、高電壓變為低電壓、低頻變為高頻等。轉義字符的功能與其類似，它可以將字符轉換成另一種操作形式，或者將無法一起使用的字符進行組合。

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轉義字符 “\” 只針對后面緊跟著的單個字符進行操作。

C# 中的常用轉義字符及其作用如表3.4 所示。

示例3.輸出Windows 的系統目錄

創建一個控制臺應用程序，通過使用轉義字符在控制臺窗口中輸出Windows 的系統目錄，代碼如下。

輸出Windows 的系統目錄代碼的運行結果如圖3.10 所示。

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在輸出系統目錄時，如果遇到反斜杠，則使用 “\\” 表示。但是，如果有多級目錄，在遇到反斜杠時，如果都使用 “\\”，則會顯得非常麻煩。如果遇到下面這種情況：

3.3.3　變量的初始化

變量的初始化實際上就是給變量賦值，以便在程序中使用。在Visual Studio 2017 中運行下面一段代碼。

在運行上面這段代碼時，會出現如圖3.11 所示的錯誤提示信息。

從圖3.11 中可以看出，如果在使用變量時直接定義一個變量，則會提示使用了未賦值的變量，這說明在程序中使用變量時一定要對其進行賦值，也就是初始化，然后才可以使用。那么如何對變量進行初始化呢？

初始化變量有3 種方法，分別是單獨初始化變量、聲明時初始化變量、同時初始化多個變量，下面分別進行講解。

1.單獨初始化變量

在C# 中，使用賦值運算符 “=”（等號）對變量進行初始化，即將等號右邊的值賦給左邊的變量。

例如，聲明一個變量sum 并初始化，其默認值為2017，代碼如下。

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在對變量進行初始化時，等號右邊也可以是一個已經被賦值的變量。例如，首先聲明兩個變量sum 和num，然后將變量sum 賦值為2017，最后將變量sum 賦值給變量num，代碼如下。

2.在聲明時初始化變量

在聲明變量時可以對變量進行初始化，即在每個變量名后面加上給變量賦初始值的指令。

例如，先聲明一個整型變量mr 并賦值為927，然后同時聲明3 個字符串類型的變量并初始化，代碼如下。

3.同時初始化多個變量

在對多個同類型的變量賦同一個值時，為了節省代碼的行數，可以同時對多個變量進行初始化。

例如，聲明5 個int 類型的變量a、b、c、d、e，然后將這5 個變量都初始化為0，代碼如下。

上面講解了初始化變量的3 種方法，我們可以利用這些方法對本節開始的代碼段進行修改，使其能夠正常運行。修改后的代碼如下。

再次運行代碼，即可正常運行。

3.3.4　變量的作用域

由于變量被定義后只是暫時存儲在內存中，等程序執行到某個點后該變量會被釋放，也就是說變量有生命周期，因此，變量的作用域是指程序代碼能夠訪問該變量的區域。如果超出該區域，則在編譯時會出現錯誤。在程序中，一般會根據變量的有效范圍將變量分為成員變量和局部變量。

1.成員變量

在類體中定義的變量稱為成員變量，成員變量在整個類中都有效。類的成員變量又可以分為兩種，即靜態變量和實例變量。

例如，在Test 類中聲明靜態變量和實例變量，代碼如下。

在該段代碼中，x 為實例變量，y 為靜態變量（也稱為類變量）。如果在成員變量的類型前面加上關鍵字static，則這樣的成員變量稱為靜態變量。靜態變量的有效范圍可以跨類，甚至可覆蓋整個應用程序。對于靜態變量，除了能在定義它的類內存、取，還能直接以 “類名.靜態變量” 的方式在其他類內使用。

2.局部變量

在類的方法體中定義的變量（定義方法的 “｛” 與 “｝” 之間的區域）稱為局部變量，局部變量只在當前代碼塊中有效。

在類的方法中聲明的變量（包括方法的參數）都屬于局部變量。局部變量只在當前定義的方法內有效，而不能用在類的其他方法中。局部變量的生命周期取決于方法：當方法被調用時，C# 編譯器為方法中的局部變量分配內存空間；當該方法的調用結束后，則會釋放方法中局部變量占用的內存空間，局部變量也會被銷毀。

變量的有效范圍如圖3.12 所示。

示例4.使用變量記錄用戶的登錄名

創建一個控制臺應用程序，使用一個局部變量記錄用戶的登錄名，代碼如下。

使用變量記錄用戶的登錄名代碼的運行結果如圖3.13 所示。