C++ 常量，宏定义 #define 和常量 const 的区别

admin · 发表于 2022-11-28 17:54:14

C++ 常量

常量是固定值，在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做字面量。

常量可以是任何的基本数据类型，可分为整型数字、浮点数字、字符、字符串和布尔值。

常量就像是常规的变量，只不过常量的值在定义后不能进行修改。

整数常量

整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数：0x 或 0X 表示十六进制，0 表示八进制，不带前缀则默认表示十进制。

整数常量也可以带一个后缀，后缀是 U 和 L 的组合，U 表示无符号整数（unsigned），L 表示长整数（long）。后缀可以是大写，也可以是小写，U 和 L 的顺序任意。

下面列举几个整数常量的实例：

212 // 合法的
215u // 合法的
0xFeeL // 合法的
078 // 非法的：8 不是八进制的数字
032UU // 非法的：不能重复后缀

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以下是各种类型的整数常量的实例：

85 // 十进制
0213 // 八进制
0x4b // 十六进制
30 // 整数
30u // 无符号整数
30l // 长整数
30ul // 无符号长整数

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浮点常量

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成。您可以使用小数形式或者指数形式来表示浮点常量。

当使用小数形式表示时，必须包含整数部分、小数部分，或同时包含两者。当使用指数形式表示时，必须包含小数点、指数，或同时包含两者。带符号的指数是用 e 或 E 引入的。

下面列举几个浮点常量的实例：

3.14159 // 合法的
314159E-5L // 合法的
510E // 非法的：不完整的指数
210f // 非法的：没有小数或指数
.e55 // 非法的：缺少整数或分数

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布尔常量

布尔常量共有两个，它们都是标准的 C++ 关键字：

true 值代表真。
false 值代表假。

我们不应把 true 的值看成 1，把 false 的值看成 0。

字符常量

字符常量是括在单引号中。如果常量以 L（仅当大写时）开头，则表示它是一个宽字符常量（例如 L'x'），此时它必须存储在 wchar_t 类型的变量中。否则，它就是一个窄字符常量（例如 'x'），此时它可以存储在 char 类型的简单变量中。

字符常量可以是一个普通的字符（例如 'x'）、一个转义序列（例如 '\t'），或一个通用的字符（例如 '\u02C0'）。

在 C++ 中，有一些特定的字符，当它们前面有反斜杠时，它们就具有特殊的含义，被用来表示如换行符（\n）或制表符（\t）等。下表列出了一些这样的转义序列码：

转义序列	含义
\\	\ 字符
\'	' 字符
\"	" 字符
\?	? 字符
\a	警报铃声
\b	退格键
\f	换页符
\n	换行符
\r	回车
\t	水平制表符
\v	垂直制表符
\ooo	一到三位的八进制数
\xhh . . .	一个或多个数字的十六进制数

下面的实例显示了一些转义序列字符：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "Hello\tWorld\n\n";
return 0;
}

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当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Hello World
字符串常量

字符串字面值或常量是括在双引号 "" 中的。一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通的字符、转义序列和通用的字符。

您可以使用 \ 做分隔符，把一个很长的字符串常量进行分行。

下面的实例显示了一些字符串常量：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
string greeting = "hello, cstechcn";
cout << greeting;
cout << "\n"; // 换行符
string greeting2 = "hello, \
cstechcn";
cout << greeting2;
return 0;
}

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hello, cstechcn
hello, cstechcn
定义常量

在 C++ 中，有两种简单的定义常量的方式：

使用 #define 预处理器。
使用 const 关键字。

#define 预处理器

下面是使用 #define 预处理器定义常量的形式：

#define identifier value

具体请看下面的实例：

#include <iostream>
using namespace std;
#define LENGTH 10
#define WIDTH 5
#define NEWLINE '\n'
int main()
{
int area;
area = LENGTH * WIDTH;
cout << area;
cout << NEWLINE;
return 0;
}

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当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：50

const 关键字

您可以使用 const 前缀声明指定类型的常量，如下所示：

const type variable = value;

具体请看下面的实例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const int LENGTH = 10;
const int WIDTH = 5;
const char NEWLINE = '\n';
int area;
area = LENGTH * WIDTH;
cout << area;
cout << NEWLINE;
return 0;
}

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当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

50

请注意，把常量定义为大写字母形式，是一个很好的编程实践。

补充知识：一）定义成 const 后的常量，程序对其中只能读不能修改。

以下程序是错误的，因为开头就已经固定了常量，便不能再对其进行赋值：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const double pi; //圆周率的值用pi表示
pi=3.14159265;
cout<<"圆周率的近似值是"<<pi<<endl;
return 0;
}

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下面给出正确的赋值方法:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const double pi=3.141592; //圆周率的值用pi表示
cout<<"圆周率的近似值是"<<pi<<endl;
return 0;
}

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二）宏定义 #define 和常量 const 的区别

类型和安全检查不同

宏定义是字符替换，没有数据类型的区别，同时这种替换没有类型安全检查，可能产生边际效应等错误；

const常量是常量的声明，有类型区别，需要在编译阶段进行类型检查

编译器处理不同

宏定义是一个"编译时"概念，在预处理阶段展开，不能对宏定义进行调试，生命周期结束与编译时期；

const常量是一个"运行时"概念，在程序运行使用，类似于一个只读行数据

存储方式不同

宏定义是直接替换，不会分配内存，存储于程序的代码段中；

const常量需要进行内存分配，存储于程序的数据段中

定义域不同

void f1 ()
{
#define N 12
const int n= 12;
}
void f2 ()
{
cout<<N <<endl; //正确，N已经定义过，不受定义域限制
cout<<n <<endl; //错误，n定义域只在f1函数中
}

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定义后能否取消

宏定义可以通过#undef来使之前的宏定义失效

const常量定义后将在定义域内永久有效

void f1()
{
#define N 12
const int n = 12;
#undef N //取消宏定义后，即使在f1函数中，N也无效了
#define N 21//取消后可以重新定义
}

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是否可以做函数参数

宏定义不能作为参数传递给函数

const常量可以在函数的参数列表中出现

1.const 定义常量之后，是不能够改变的

2.宏定义是可以取消的

定义： #define N 21
取消： #undef N 12

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const限定符定以后是不可以改变的，所以在定义时必须赋初始值，要不然是错误的，除非这个变量是用extern修饰的外部变量。例如：

const int A=10; //正确。
const int A; //错误，没有赋初始值。
extern const int A; //正确，使用extern的外部变量。

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三）const关键字

const是constant的简写，只要一个变量前面用const来修饰，就意味着该变量里的数据可以被访问，不能被修改。也就是说const意味着只读（readonly）。

规则：const离谁近，谁就不能被修改；

const修饰一个变量，一定要给这个变量初始化值，若不初始化，后面就无法初始化。

本质：const在谁后面谁就不可以修改，const在最前面则将其后移一位，二者等效。

const关键字作用

为给读你代码的人传达非常有用的信息，声明一个参数为常量是为了告诉用户这个参数的应用目的；
通过给优化器一些附加信息，使关键字const也许能产生更紧凑的代码；
合理使用关键字const可以使编译器很自然的保护那些不希望被修改的参数，防止无意的代码修改，可以减少bug的出现；

const关键字应用

欲阻止一个变量被改变，可使用const，在定义该const变量时，需先初始化，以后就没有机会改变他了；
对指针而言，可以指定指针本身为const，也可以指定指针所指的数据为const，或二者同时指定为const；
在一个函数声明中，const可以修饰形参表明他是一个输入参数，在函数内部不可以改变其值；
对于类的成员函数，有时候必须指定其为const类型，表明其是一个常函数，不能修改类的成员变量；
对于类的成员函数，有时候必须指定其返回值为const类型，以使得其返回值不为“左值”。
const char*, char const*的区别
Bjarne 在他的 The C++ Programming Language 里面给出过一个助记的方法： 把一个声明从右向左读。
1. char * const cp; ( * 读成 pointer to )
2. cp is a const pointer to char
4. const char * p;
5. p is a pointer to const char;
7. char const * p;
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同上因为 C++ 里面没有 const* 的运算符，所以 const 只能属于前面的类型。

四）

角度1：就定义常量说的话， const 定义的常数是变量也带类型， #define 定义的只是个常数不带类型。

角度2：就起作用的阶段而言，#define 是在编译的预处理阶段起作用，而 const 是在编译、运行的时候起作用。

角度3：就起作用的方式而言，#define 只是简单的字符串替换，没有类型检查。而 const 有对应的数据类型，是要进行判断的，可以避免一些低级的错误。正因为 define 只是简单的字符串替换会导致边界效应，具体举例可以参考下面代码：

#define N 2+3 // 我们预想的 N 值是 5，我们这样使用
Ndouble a = N/2; // 我们预想的 a 的值是 2.5，可实际上 a 的值是 3.5

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角度4：就空间占用而言，例如：

#define PI 3.14 //预处理后占用代码段空间
const float PI=3.14; // 本质上还是一个 float，占用数据段空间

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角度5：从代码调试的方便程度而言, const 常量可以进行调试的，#define 是不能进行调试的，因为在预编译阶段就已经替换掉了

角度6：从是否可以再定义的角度而言, const 不足的地方，是与生俱来的，const 不能重定义，而 #define 可以通过 #undef 取消某个符号的定义，再重新定义。

五）

const 关键字出现在 * 的左边：指针指向的内容不能被修改。称其为指向常量的指针，此时也被称为底层const

const 关键字出现在 * 的右边：指针本身不能被修改，称其为常量指针，此时也被称为顶层const，

const 关键字出现在 * 的两边: 指针指向的内容和指针本身都不能被修改。此时同时拥有底层和顶层const。

几点注意：

（1）底层指针指向的内容并非不可修改，只是无法通过该指针进行修改，换句话来说，底层指针“自作多情”地认为自己指向的内容是无法修改的，实际上可以通过赋值等方法改变其指向的内容。

（2）在使用中，顶层const只用来修饰指针，无法修饰引用（因为引用不是变量）；而底层const可以修饰指针和引用，其意义为指向或引用的内容是一个常量。只需要记住，底层const限定指向或引用的对象是常量，对指针或引用并没有限定；顶层const限定指针是常量，对其指向的内容没有限定。

（3）底层const会给变量施加一个限制，在执行拷贝操作时，非底层const的对象无法给具有底层const的变量赋值。

int main()
{
int a = 1;
const int *p1 = &a; //底层const, 也可以用int const *p1 = &a;.
*p1 = 2; //非法, 无法通过p1更改a的值.
p1++; //合法, p1的值(指向的地址)是可以更改的.
a = 2; //合法, 只是无法通过p1解引用的方式更改a的值, 其他方式可以.
int *const p2 = &a; //顶层const, p2是常量.
*p2 = 3; //合法, p2指向地址的内容可以更改.
p2++; //非法, p2的值(指向的地址)无法更改.
a = 4; //合法, p2指向地址的内容可以更改.
const int *const p3 = &a; //同时具有底层和顶层const, p3的值(指向的地址)无法修改, 且无法通过p3解引用进行更改.
int *p4 = p1; //非法, p1是const *int(底层const), 无法给普通int*赋值.
int *p5 = p2; //合法, p2是*const int(顶层const), 赋值时没有限制.
const int *p6 = p1; //合法, p6也是const *int(底层const), 可以获得p1的赋值.
}

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六）

const char*, char const*, char*const 的区别Bjarne在他的The C++ Programming Language里面给出过一个助记的方法：把一个声明从右向左读。

char * const cp; ( * 读成 pointer to )
cp is a const pointer to char
const char * p;
p is a pointer to const char;
char const * p;

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同上因为C++里面没有const*的运算符，所以const只能属于前面的类型。

C++标准规定，const关键字放在类型或变量名之前等价的。

const int n=5; //same as below
int const m=10;
const int *p; //same as below const (int) * p
int const *q; // (int) const *p
char ** p1;
// pointer to pointer to char
const char **p2;
// pointer to pointer to const char
char * const * p3;
// pointer to const pointer to char
const char * const * p4;
// pointer to const pointer to const char
char ** const p5;
// const pointer to pointer to char
const char ** const p6;
// const pointer to pointer to const char
char * const * const p7;
// const pointer to const pointer to char
const char * const * const p8;
// const pointer to const pointer to const char

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说到这里，我们可以看一道以前Google的笔试题：

const char *p="hello";
foo(&p); // 函数foo(const char **pp)下面说法正确的是［］

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A.函数foo()不能改变p指向的字符串内容。
B.函数foo()不能使指针p指向malloc生成的地址。
C.函数foo()可以使p指向新的字符串常量。
D.函数foo()可以把p赋值为 NULL。

至于这道题的答案是众说纷纭。针对上面这道题，我们可以用下面的程序测试：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
void foo(const char **pp)
{
// *pp=NULL;
// *pp="Hello world!";
*pp = (char *) malloc(10);
snprintf(*pp, 10, "hi google!");
// (*pp)[1] = 'x';
}
int
main()
{
const char *p="hello";
printf("before foo %s/n",p);
foo(&p);
printf("after foo %s/n",p);
p[1] = 'x';
return;
}

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结论如下：

在foo函数中，可以使main函数中p指向的新的字符串常量。
在foo函数中，可以使main函数中的p指向NULL。
在foo函数中，可以使main函数中的p指向由malloc生成的内存块，并可以在main中用free释放，但是会有警告。但是注意，即使在foo中让p指向了由malloc生成的内存块，但是仍旧不能用p[1]='x';这样的语句改变p指向的内容。
在foo中，不能用(*pp)[1]='x';这样的语句改变p的内容。

所以，感觉gcc只是根据const的字面的意思对其作了限制，即对于const char*p这样的指针，不管后来p实际指向malloc的内存或者常量的内存，均不能用p[1]='x'这样的语句改变其内容。但是很奇怪，在foo里面，对p指向malloc的内存后，可以用snprintf之类的函数修改其内容。