Très schématiquement, un ordinateur peut être décomposé en deux éléments :

• le processeur, qui réalise les calculs et les opérations logiques ;
• les mémoires, qui contiennent les informations (programmes à exécuter, données à traiter, résultats des calculs).

On distingue les mémoires de stockage sur le long terme (comme les disques durs) et les mémoires de travail à court terme (mémoire vive ou RAM, Random Access Memory). Cette dernière est utilisée pour conserver les données et les résultats des calculs des programmes.

En C++, les données sont manipulées en utilisant des variables. Ces variables peuvent être utilisées pour réaliser des calculs et divers opérations logiques. Chaque variable dans un programme est désignée par un nom unique, appelé identifiant.

Pour commencer, voyons un exemple de code utilisant une variable :

main.cpp

#include <iostream>
 
int main() {
    int i { 123 };                // création de i
    std::cout << i << std::endl;  // utilisation de i
}

affiche :

123

Ce code permet de créer une variable appelée i, qui peut contenir un nombre entier (int correspond à “integer”, qui signifie “entier”) et qui est initialisée avec la valeur 123. Cette variable i est ensuite affichée en utilisant std::cout.

Lors de l'exécution de ce programme, std::cout ne va pas afficher le caractère i, mais la valeur contenue dans la variable i.

std::cout <<  i  << std::endl;  // variable i
std::cout << 'i' << std::endl;  // caractère 'i', entre guillemets simples
std::cout << "i" << std::endl;  // chaîne de caractères "i", entre guillemets doubles

La syntaxe générale pour créer une variable peut donc être résumée par le schéma suivant :

TYPE IDENTIFIANT { VALEUR };

Pour créer une variable, vous devez donc donner plusieurs informations, dans l'ordre :

• un type (par exemple int dans le code précédent) ;
• un identifiant (par exemple i dans le code précédent) ;
• une valeur (par exemple 123 dans le code précédent).

Vous pouvez créer autant de variables que vous le souhaitez dans vos programmes (en fonction des capacités de votre ordinateur. Mais même un ordinateur de bureau basique moderne peut contenir sans problème plusieurs milliards d'entiers en mémoire) :

main.cpp

#include <iostream>
 
int main() {
    int x { 123 };
    int y { 456 };
    int y { 789 };
    cout << x << endl;
    cout << y << endl;
    cout << z << endl;
}

affiche :

123
456
789

Nous allons voir en détail chaque élément de la définition et l'initialisation d'une variable.

int x;          // (1)
int x = 123;    // (2)
int x(123);     // (3)
auto x = 123;   // (4)

Vous avez déjà rencontré la notion de type dans les chapitres précédents :

2    // littérale entière
2.0  // littérale réelle
'2'  // littérale caractère
"2"  // littérale chaîne

Chaque littérale précédente possède un type défini (“entier”, “réel”, “caractère”, “chaîne”, mais il y en a beaucoup d'autres). C'est également le cas avec les variables, elles possèdent toutes un type défini, qui ne peut pas être changer (seule la valeur qu'elles contiennent peut changer).

En C++, les types de base s'écrivent avec des mots-clés définis dans le langage. Vous avez vu que le type int correspond aux entiers. Il existe beaucoup de types définis en C++ (et il est possible de définir ses propres types, ce qui fait qu'il peut potentiellement exister une infinité de types différents), mais retenez pour le moment les types correspondants aux littérales que vous avez déjà manipulées :

• int (abréviation de integer, “entier” français) correspond à un nombre entier ;
• double correspond à un nombre réel (vous verrez par la suite pourquoi le C++ utilise ce terme) ;
• string correspond aux chaînes de caractères ;
• char correspond à un caractère ;
• bool correspond aux booléens.

Pour rappel, voici comment s'écrivent les littérales correspondant à chaque type :

• pour un int : par exemple 123 ou 456 ;
• pour un double : par exemple 123.456 ou 123.456e789 ;
• pour un string : par exemple “hello, world!” ou “bonjour!” ;
• pour un char : par exemple 'a' ou 'z' ;
• pour un bool : uniquement true ou false.

Si vous essayez, vous pouvez obtenir différents résultats. Par exemple, si vous essayez de mettre dedans une chaîne de caractères, vous aurez une erreur de compilation. Si vous essayez de mettre un nombre réel, celui-ci sera arrondi en valeur entière.

Dans tous les cas, il est important d'accorder une attention particulière aux types des variables et des données dans vos codes C++.

Le type d'une variable en C++ est définitif, il n'est pas possible de le changer une fois que vous avez défini une variable, vous ne pouvez donc pas écrire :

int x { 123 };  // x correspond à un entier
x = "Bonjour";  // erreur : vous ne pouvez pas écrire une chaîne de caractères
                // dans un entier

L'identifiant d'une variable est le nom de cette variable. Vous pouvez utiliser cet identifiant dans vos codes en remplacement d'une valeur dans un calcul par exemple. Si vous utilisez plusieurs variables, chaque identifiant doit être unique, vous ne pouvez pas définir plusieurs variables utilisant le même nom :

int const x { 123 }; // x correspond à un entier
int const x { 456 }; // erreur : l'identifiant x est déjà utilisé

Pour écrire un identifiant, vous pouvez utiliser les caractères alphanumériques minuscules et majuscules (a à z, A à Z et 0 à 9) et le tiret bas _ (underscore, correspond à la touche 8 sur un clavier français). De plus, un identifiant doit obligatoirement commencer par une lettre.

Par exemple, les noms suivants sont des identifiants valides :

• x ;
• y ;
• unevariable ;
• uneVariable ;
• une_variable ;
• UnEvArIaBlE.

En revanche, les identifiants suivants ne sont pas valides :

• _une_variable : commence par un tiret bas ;
• 123variable : commence par un chiffre ;
• variable_réelle : contient un caractère interdit (é).

Comme vous le voyez, le langage C++ laisse de grandes libertés pour choisir un identifiant… ce qui peut poser des problèmes. Exemple de mauvais identifiant :

• jjfndsfkjgukzv : ne veut rien dire, n'apporte pas d'information sur le rôle de cette variable ;
• une_variable : trop générique ;
• variable1, variable2, etc. : idem ;
• UnEvArIaBlE : peu lisible ;
• une_variable_qui_contient_le_resultat_du_premier_calcul : trop long.

Bonne pratique de codage : règles que vous vous imposez ainsi qu'aux développeurs qui participent à un projet, pour faciliter la lecture du code par tous. Le but est d'avoir des noms homogènes, simples et informatifs.

Il existe déjà des “règles de codage” toutes faites, vous pouvez utiliser vos propres règles. Les conventions de nommage les plus connues : une_variable (STL, Boost), uneVariable (Qt)

Une variable contient obligatoirement une valeur. Il est possible de définir une variable sans l'initialiser, mais cette variable pourra alors contenir une valeur aléatoire. Cependant, vous imaginez bien qu'un programme ne va pas forcément fonctionner correctement si certaines variables sont initialisées avec des valeurs aléatoires. Nous n'allons pas voir toutes les syntaxes possibles pour initialiser une variable, mais uniquement celles qui sont recommandées.

Une variable peut être initialisée avec une valeur par défaut (value initialization), avec une littérale (direct initialization) ou avec une expression (copy initialization).

• initialisation par défaut : Type Identifiant {}; ;
• initialisation avec une littérale : Type Identifiant { Valeur }; ;
• initialisation avec une expression : Type Identifiant { Expression };.

Le signe = utilisé pour attribuer une valeur à une variable s'appelle l'opérateur d'affectation.

Plus concrètement, avec du code :

main.cpp

#include <iostream>
#include <string>
 
int main() {
    // Initialisation par défaut
    int const i_default {};
    double const d_default {};
    std::string const s_default {};
    char const c_default {};
    bool const b_default {};
 
    // Initialisation avec une valeur
    int const i_value { 123 };
    double const d_value { 123.456 };
    std::string const s_value { "hello, world!" };
    char const c_value { 'a' };
    bool const b_value { true };
 
    // Initialisation avec une expression
    int const i_expression { 123 + 456 };
    double const d_expression { 12.34 + 56.78 };
    std::string const s_expression { std::string{ "hello, " } + "world!" };
    bool const b_expression { 123 > 456 };
}

Comme vous avez vu dans les codes précédents, il est possible d'afficher la valeur d'une variable directement avec cout. Celui-ci est capable de connaître le type de la variable et d'afficher correctement la valeur, comme si vous aviez écrit une littérale directement avec cout. Vous pouvez également utiliser directement une variable dans un calcul.

int const x { 123 };
std::cout << "La valeur de x est : " << x << std::endl;
int const y { x * 45 };

Une variable existe à partir du moment où vous la créez, pas avant. Vous ne pouvez pas utiliser une variable dans une ligne de code et la définir ensuite.

cout << i << endl;  // erreur : la variable x est inconnue à cette ligne, elle est
                    // définie uniquement à partir de la ligne suivante
 
int i { 123 };      // création de i

Modifier une variable non const : utilisation de l'opérateur d'affectation =.

Combinaison de l'opérateur d'affectation et d'opérateurs arithmétiques :

a = a + b; 
a += b;

a = a * b;
a *= b;

etc.

Lorsque vous ne modifiez pas une variable après l'avoir initialisée, on peut considérer que cette variable est constante. Vous pouvez indiquer cette information au compilateur en ajoutant le mot-clé const (“constant”) comme modificateur de type. Ainsi :

• int : représente un type entier ;
• int const (ou const int) : représente un type entier constant.

Indiquer cette information permet au compilateur de faire certaines optimisations (ce que vous ne verrez pas forcément sur un petit programme, mais cela peut avoir un impact sur un programme complexe) et surtout cela permet au compilateur de vérifier que vous ne modifiez pas cette variable par la suite.

int x { 123 };
x = 456; // ok, x n'est pas constant
 
int const y { 123 };
y = 456; // erreur, y est constant

L'utilisation de const apporte une garantie plus forte sur votre code, vous devez systématiquement réfléchir aux rôles de vos variables et si elles doivent être modifiées durant l'exécution de votre programme ou non. Et donc utiliser le mot-clé const aussi souvent que nécessaire.

En pratique, lorsque l'on écrit :

int x = y + z;

Que se passe-t-il en réalité ?

1. Chargement de y et z depuis la mémoire dans le processeur.
2. Calcul et résultat dans le processeur.
3. Retour du résultat du processeur vers la mémoire.

Le résultat du processeur est une variable non nommée (type, valeur) temporaire (pas en mémoire). Cette variable temporaire s'appelle une rvalue (pour right value, du fait qu'une rvalue ne peut être qu'à droite du signe d'affectation).

Au contraire, x, y, et z sont des variables nommées non temporaires. Ces variables s'appellent des lvalue (pour left value, du fait qu'une lvalue qui peut être à gauche).

Bien faire attention à la différence : c'est l'expression (y + z) qui est une rvalue, y et z en eux-mêmes sont des lvalue.

bool b { "hello, world" };

Sur les anciennes syntaxes pour initialiser : A case against direct initialisation