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2.6　作用域与常量

变量并不是在程序的任何地方都能被访问的——本节先讲清楚"作用域"这个概念，再介绍 C++ 中定义"不能被修改的数据"（常量）的两种写法，以及为什么其中一种明显更值得优先使用。

2.6

作用域与常量

2.6.1 作用域（Scope）：变量的有效范围

变量并不是在程序的任何地方都能被访问的——它有自己的可见范围，这就是作用域（Scope）。搞清楚一个变量"活在哪儿"，是理解后面很多报错信息的关键。

局部作用域：在函数（比如 main 函数）或代码块 {} 内部定义的变量，只能在该函数或该代码块内部使用，一旦离开这对花括号，这个变量就"不存在"了。

C++ · 局部作用域
1int main()
2{
3 {
4 int temp = 10; // temp 只在这对花括号内有效
5 cout << temp; // 正常，输出 10
6 }
7 cout << temp; // ✗ 编译报错：temp 已经超出作用域
8 return 0;
9}

全局作用域：在所有函数之外定义的变量，可以在整个程序文件中被访问，不局限于某一个函数内部。

C++ · 全局作用域
1int totalScore = 0; // 全局变量，定义在所有函数之外
2
3int main()
4{
5 totalScore = 10; // 函数内部可以直接访问、修改全局变量
6 cout << totalScore; // 输出 10
7 return 0;
8}
⚠️
但要注意声明顺序：C++ 代码是从上到下依次编译的，全局变量也必须先声明，再使用。如果把 int totalScore = 0; 写在 main 函数下面，编译器读到 main 里的 totalScore 时还不认识这个变量，同样会报错。以后学到"函数"章节会看到，即使是另一个函数（不只是 main），只要写在全局变量声明之后，同样可以直接访问和修改它，不需要额外传递。

作用域嵌套与优先级：如果局部变量和全局变量恰好同名，会发生什么？规则是：局部变量会暂时"遮蔽"（shadowing）同名的全局变量——在这个局部作用域范围内，所有对这个变量的访问，指的都是局部变量，直到这个作用域结束。

C++ · 同名变量的遮蔽
1int score = 100; // 全局变量 score
2
3int main()
4{
5 cout << score << endl; // 输出 100，这里还没有同名局部变量
6
7 int score = 60; // 局部变量 score，"遮蔽"了全局的 score
8 cout << score << endl; // 输出 60，局部变量优先
9 return 0;
10}
全局作用域（整个文件）
score = 100
局部作用域（main 函数内部）
score = 60（遮蔽了外层的 score）
📌
（拓展，可以先跳过）static 关键字：static 可以用来改变变量的"生命周期"或"链接属性"——比如让一个局部变量的值在多次调用之间被保留下来，或者让一个全局变量只能在当前文件内访问。这是一个进阶话题，现在只需要知道有这么个关键字存在就够了，之后用到时我们会再详细介绍。

2.6.2 为什么需要常量

前面讲的变量，值是可以随时改变的，作用域决定了它"在哪里能被访问"。但有些数据，不仅需要在某个作用域内有效，而且它们的值从头到尾都不应该被改变——比如圆周率 3.14159、一个数组的最大长度 100——这类"定义好之后就不允许再修改"的数据，就应该定义成常量。C++ 里定义常量主要有两种写法：const 关键字和 #define 宏定义。

2.6.3 写法一：const（推荐）

const 是 C++ 的关键字，加在类型前面，表示"这个变量的值一旦初始化就不能再修改"。语法是：const 类型 常量名 = 值;

C++ · const 常量
1const double PI = 3.14159;
2const int MAX_N = 100;
3
4cout << PI * 2 << endl; // 可以正常参与运算，输出 6.28318
5PI = 3.14; // ✗ 编译报错！const 变量初始化后不允许再赋值
💡
const 变量和普通变量一样有类型、有作用域：PI 是一个真正的 double 类型变量，只是多了"不能被修改"这条限制——编译器会检查类型是否匹配，调试时也能像普通变量一样在调试器里看到它的名字和值。这也是 const 相比下面 #define 的核心优势。

2.6.4 写法二：#define（宏定义）

虽然现代 C++ 强烈推荐使用 const，但 #define 在旧代码、竞赛题解或某些配置文件中仍然非常常见，因此了解它的工作原理和缺点，对于阅读和理解别人的代码很有必要。

#define 是预处理指令，不是 C++ 语句——它在程序真正编译之前，由预处理器进行一次纯文本替换：把代码里所有出现的"常量名"，原样替换成后面写的内容。语法是：#define 常量名 值（注意末尾不加分号）。

C++ · #define 宏定义
1#define PI 3.14159 // 注意：末尾没有分号
2#define MAX_N 100
3
4int main()
5{
6 int a[MAX_N]; // 预处理后，这一行实际变成 int a[100];
7 cout << PI; // 预处理后，这一行实际变成 cout << 3.14159;
8}
⚠️
#define 只是"文本替换"，编译器根本不知道 PI、MAX_N 的存在：预处理阶段结束后，代码里已经找不到 PI 这个名字了——它已经被替换成了 3.14159 本身。所以 #define 定义的"常量"没有类型，编译器也不会做任何类型检查；如果代码写错了，报错信息里也只会显示替换后的内容（比如一长串 3.14159），而不会提示"PI 这里有问题"，调试起来更麻烦。

2.6.5 两种写法怎么选

对比项 const #define
处理阶段 编译阶段，是真正的 C++ 语句 预处理阶段，编译之前就已经被替换掉
类型检查 有类型，编译器会检查类型是否匹配 没有类型，只是字符串替换，不做任何检查
作用域 遵守 C++ 正常的作用域规则 没有作用域概念，从定义处到文件结尾（或被 #undef）全局生效
调试可见性 调试器里能看到变量名和值 调试器里只能看到替换后的字面值，看不到宏名
竞赛中的建议 优先使用 了解即可，老代码或某些场景仍会见到
📌
命名习惯：不管用哪种写法，常量名通常都全部大写，多个单词用下划线连接，例如 MAX_N、PI、ARRAY_SIZE——一看到全大写的名字，就知道这是一个不会变的常量，而不是普通变量，这是 C/C++ 里非常通行的约定。
⚠️
常见陷阱：① #define 末尾如果多写了分号（#define MAX_N 100;），替换后分号也会一起被带入代码，可能导致语法错误，且报错位置常常和实际写错的地方对不上，容易让人摸不着头脑；② 试图给 const 变量重新赋值会在编译期直接报错，这其实是优点——比起运行到一半才发现数值被意外改动，编译期报错能更早、更清楚地暴露问题。