C++ 變量與數據類型：初始化、基本類型、字符串與自動類型推導

變量聲明與初始化

C++ 要求變量使用前聲明。聲明時可選初始化，**強烈建議總是初始化**，避免未定義值導致的不可預測行為。

兩種初始化語法 (等價)

// C 風格 (複製初始化)
int a = 0;
double pi = 3.14159;

// 構造函數風格 (直接初始化) — C++ 特有
int b(0);
double e(2.71828);

// 列表初始化 (C++11) — 統一初始化語法，防縮窄轉換
int c{0};
double d{3.14};
// int e{3.14}; // 錯誤：縮窄轉換 (double→int) 被禁止

自動類型推導 auto (C++11)

auto x = 42;        // int
auto y = 3.14;      // double
auto z = "hello";   // const char*
auto ptr = new int(10); // int*

auto 由初始化表達式推導類型，減少冗長類型名 (如迭代器)，但不可用於無初始化聲明。

基本內置類型

字符串處理：std::string

C++ 標準庫提供 <string> 中的 std::string 類，替代 C 風格字符數組，管理內存、防緩衝區溢出、支援豐富操作。

基本用法

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string s1 = "Hello";          // 複製初始化
    string s2("World");           // 直接初始化
    string s3{ "C++" };           // 列表初始化 (C++11)
    string s4(10, 'x');           // 10 個 'x' : "xxxxxxxxxx"
    
    cout << s1 << ' ' << s2 << endl; // 輸出: Hello World
    
    // 重新賦值、拼接
    s1 = "Hi";
    s2 += "!";
    string s3 = s1 + s2;          // "Hi World!"
    
    // 輸入 (含空格)
    string line;
    getline(cin, line);           // 讀整行
    
    return 0;
}

常用操作速查

字面量常量

• 整數：42 (int)、42u (unsigned)、42L (long)、42LL (long long)。
• 浮點：3.14 (double)、3.14f (float)、3.14L (long double)。
• 字符：'a'、'\n'、'\x41' (十六進制)、L'中' (寬字符)。
• 字符串："hello" (const char[])、R"(raw\nstring)" (原始字符串字面量 C++11)。
• 布爾：true、false。
• 空指針：nullptr (C++11，替代 NULL/0)。

變量作用域與生命周期

• 局部變量 (塊作用域)： 定義在 {} 內，進入塊創建，離開塊銷毀。未初始化值不確定。
• 全局/靜態變量： 程序啟動創建，結束銷毀。未顯式初始化自動零初始化。
• 靜態局部變量： static int cnt = 0; 首次執行初始化，生命周期全程，作用域局部。

最佳實踐清單

1. ✅ **總是初始化** — 列表初始化 {} 防縮窄、統一語法。
2. ✅ **優先用 auto** — 減少冗長類型，配合 const 推導 const auto&。
3. ✅ **字符串用 std::string** — 拒絕 char[]、strcpy、緩衝區溢出。
4. ✅ **固定寬度整數用 <cstdint>** — int32_t、uint64_t 跨平台一致。
5. ✅ **浮點首選 double** — 精度足夠，float 僅用於存儲/傳輸大量數據節省帶寬。
6. ✅ **常量用 const/constexpr** — 編譯期常量用 constexpr，運行期只讀用 const。
7. ✅ **避免無符號與有符號混用比較** — 隱式轉換導致邏輯錯誤 (如 -1 < 1u 為 false)。

變量與類型是程序的骨架。選對類型、正確初始化、善用標準庫設施，能消滅一大類低級 Bug，讓代碼更安全、更易讀、更高效。