C++在循环中重新定义一个变量吗？

Question

当在C++中的循环内声明一个变量时，C++会在每次迭代中重新创建该变量吗？我的意思是，它是否会为另一个num变量重新分配内存？所以如果循环迭代5次，你会得到5个具有自己独特值的单独的num变量吗？即使该变量仅在循环内部使用，声明变量在循环开始之前是否更好呢？例如，如果我想将变量用作计数器或占位符怎么办？

// is this better code?
// int num;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
  int num;
  // do stuff with num
}

- Galaxy

Answer 1

是的，如果num在循环内部定义，那么它将在每次循环运行时表示不同的变量。每次控制流经过其定义时，它将被重新初始化（如果有必要），并且每次循环迭代结束时，它都会被销毁。

变量应该尽可能在最狭窄的范围内声明。因此，如果num不需要保留其值从一次迭代到下一次迭代，通常应在循环内部定义。如果需要保留其值从一次迭代到下一次迭代，必须在循环外部定义。

当初始化比较昂贵时，有一些例外情况，可以违反这个最佳实践。

- Brian Bi

Answer 2

编译器可能会优化内存使用，使得变量只会被物理分配一次并在每次循环迭代中重新使用。但是，通常情况下，作用域规则要求每个循环迭代操作一个不同的变量实例。对于类/结构等复杂类型，在每次循环迭代中都需要调用构造函数和析构函数来处理变量。

- Remy Lebeau

Answer 3

这是一个新变量。你可以通过它能够编译成功来自己验证。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
  const int num = i;
  // do stuff with num
}

如果它确实是同一个变量，我们如何将新内容分配给常量变量呢？

至于是否更有效率，你应该记住C++有一个非常好的优化编译器。堆栈变量没有真正的“成本”。一个简单的整数赋值显然没有任何副作用，所以编译器可以轻松地重用同一空间。如果你在循环外不需要该变量，最好在循环内部声明它。

我建议使用https://gcc.godbolt.org/查看一些小函数的汇编代码生成情况，有无优化，这将让你了解编译器可以轻松优化掉哪些内容。

- Nir Friedman

Answer 4

在你所描述的情况下，C++标准规定变量的新实例将在循环开始时构造，并在循环结束时销毁。

实际发生的事情与此无关。C++允许以任何方式实现这一点，只要可观察到的结果符合C++标准的规定即可。

在这里，你只是有一个普通的int。虽然它按照我所描述的那样被正式构造和销毁，但在变量被构造和销毁时实际上并没有发生任何实质性的事情。C++不要求在本地范围内新构建的int必须初始化为任何特定的值。因此，在这种情况下，典型的C++实现将简单地将这个int分配给某个内存空间，并在每个循环迭代中重复使用它。

但是，如果用一个更详细的对象替换这个int，该对象具有正式的构造函数，你将看到对象的构造函数将在每个循环迭代的开始处被调用，并且对象的析构函数将在循环迭代的结束处（或者执行线程离开循环范围时）被调用。

- Sam Varshavchik