关于C++的变量和类的声明和定义

什么是变量？变量或者叫对象，是一个有具名的、可以供程序操作的存储空间。这里具名是指变量是有名字的，可供操作是指能进行加减乘除或者输入输出等操作，存储空间则是指有一块属于它的内存空间。

为了便于说明，标题和后面的内容将对象分为两种。对于内置的，文章称作为变量，对于自定义的，称之为对象。

第一个问题：在C++中，什么是定义，什么是声明？

①定义：用于为变量分配存储空间，还可为变量指定初始值。在程序中，变量有且仅有一个定义。

②声明：用于向程序表明变量的类型和名字。在程序中，变量可以有多个声明。

定义也是声明：当定义变量时我们声明了它的类型和名字。

上面的这些内容很容易理解，很多情况下，定义就是声明，由于C++支持分离式编译，因此一个C++程序允许别分成许多块，由这些块共同组成完整的程序。既然程序可以分成多块，那么如果要在所有块之间共用一个变量，那就要能够在这些块之间共享代码。为了支持这种分离式编译机制，C++中就将声明和定义区分开来了。

第二个问题：定义也是声明，那么如果仅仅声明？

回答这个问题之前，需要了解什么是作用域，这里假定你已知晓C++的作用域知识。

在需要声明一个变量之前，先想一想为什么需要声明变量？因为程序需要使用定义在别处(通常是别的文件中)的变量。这里使用别处的变量暗含了一个意义，这个变量应当是个全局变量，因为当前作用域找不到，所以需要去别的地方找，而别的地方定义的变量应当全局变量，能够被我看到（这里只考虑全局变量，其他情况暂不考虑）。

既然变量已经在别的地方定义过了，而且变量有且仅有一个定义，那么我不能再次定义而只能声明了，如何声明？

声明的方式是使用extern关键词，形如extern int i，这里有了关键词extern的修饰，因此是一个声明，而不是定义。从这个声明中，得知了变量的类型和名字，但是没有分配内存。

假如给上面声明的变量一个值，那还是不是声明呢？回答是：不是。如果这样extern int i = 10;那么这里的extern关键词就失效了，这句代码则变成了定义。

从上面两个问题中，我们可以知道一个频繁被提及的问题：为什么不能在头文件中定义全局变量？

因为变量只能被定义一次，包含了头文件的源文件，都将会定义同样的全局变量，造成冲突，所以，头文件中不能定义全局变量。

由此引申的一个问题：定义在一个源文件中的全局变量，如何让程序所有的其他块使用？回答是要么每次在每个块(即源文件)中手动使用extern声明，要么使用extern关键词仅仅声明该全局变量，然后将声明放在一个头文件中，该头文件被所有其他快使用。

接下来是类声明和定义的内容了。

同样地，什么是类？

现在如果总结出类的特点，估计初学者会觉得很抽象或者难以理解。我们先来说说在C++中如何定义类？

定义类的语法如下：

首先是关键词class或者struct，两种区别是默认访问权限。上面我们定义了一个类A_example，定义了一个类A_example也就是定义了一种新的类型A_example，就像int一样，它是一种类型。

class A_example
{
public:
    int i;
    double d;
    float f = 10.0f;
    static char c = 'A';

};

也就是说上面是定义了一种类型，那么这个类里面的int i和double d是定义还是声明？答案是声明。

对于其中的float f = 10.0f;是声明还是定义呢？答案是声明。虽然这里声明的同时赋予了值，但它仍然是一个声明。

对于static char c = 'A';是声明还是定义？答案还是声明！如果你认为它是定义，那么你可以试试直接编译能否通过，编译器通常会这样告诉你：

error: non-const static data member must be initialized out of line（大致意思是，你并没有初始化，你需要在类外进行定义并初始化，因为类里面的只是声明而已）

从以上我们能很直观的感受到一个特点：定义一个类时，对于其中的数据成员，不论有无默认值，也不论是static还是非static的，我们只是描述了一个类，注意，仅仅是描述了类，也即，我们只知道它含有哪些类型，如果还定义了函数成员，我们还描述了这种类型的操作。

在A_example的定义中，我们并不知道这个类的具体情况，我们只知道它的属性，它含有什么类型，但不知道具体相应类型变量的值大小。对于默认值，只是一旦用这个类去实例化一个对象，就像int i那样，给对象一个默认值而已。

在C语言中则更明显，为什么使用结构体struct定义一种类型时，不允许对结构体中的变量赋予默认值？原因就是，仅仅定义了类型而已，只是一些声明而非定义，声明没有开辟内存空间，你给它默认值，它没有地方存储，因此C语言中结构体是没有默认值的。

因此，再看下面这段话，相信会有点感觉：

在C++中, 用 "类" 来描述 "对象", 所谓的"对象"是指现实世界中的一切事物。那么类就可以看做是对相似事物的抽象, 找到这些不同事物间的共同点, 如自行车和摩托车, 首先他们都属于"对象", 并且具有一定得相同点, 和一些不同点, 相同点如他们都有质量、都有两个轮子, 都是属于交通工具等。"都有质量"、"两个轮子"属于这个对象的属性, 而"都能够当做交通工具"属于该对象具有的行为, 也称方法。
类是属于用户自定义的数据类型, 并且该类型的数据具有一定的行为能力, 也就是类中说描述的方法。通常来说, 一个类的定义包含两部分的内容, 一是该类的属性, 另一部分是它所拥有的方法。以 "人类" 这个类来说, 每个人都有自己的姓名、年龄、出生日期、体重等, 为 人类 的属性部分, 此外, 人能够吃饭、睡觉、行走、说话等属于人类所具有的行为。

上面是类的定义，那么类的声明呢？

类的声明和普通的内置类型相似，普通的内置类型是声明变量，即告知变量的类型和名字。对于类声明，形如class A_example，这里class表明是一种类型，而A_example则是具体的类型名。

从文章最开头，我们知道：不能在C++的头文件中放置变量的定义，因为变量只能定义一次，为什么类的定义可以放在头文件中呢？在类的定义部分我们又得知，类定义只是定义了一种类型，也即说明了一个类，并没有实际定义类的对象，定义的是类，定义类描述的是新的类型，而描述新类型并不会开辟内存空间去存储这样一种新类对象，因此类定义可以存放在头文件中。