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= C++常量 =

== 简介 ==
在C++中，'''常量'''（Constant）是指程序运行期间其值不能被改变的标识符。常量提供了一种增强代码可读性、安全性和维护性的方式，通过明确标识不应被修改的值，帮助开发者避免意外修改重要数据。

C++支持多种常量类型：
* 字面常量（Literal constants）
* 使用{{code|const}}关键字定义的常量
* 使用{{code|constexpr}}关键字定义的编译期常量（C++11引入）
* 枚举常量（Enumeration constants）
* 预处理器宏定义的常量（较不推荐）

== const关键字 ==
{{code|const}}是C++中最常用的常量定义方式，可以应用于变量、函数参数和成员函数。

=== 基本语法 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
const 数据类型 常量名 = 初始值;
</syntaxhighlight>

=== 示例 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>

int main() {
    const double PI = 3.14159;  // 定义双精度浮点常量
    const int MAX_USERS = 100;  // 定义整型常量
    
    // PI = 3.14;  // 错误：不能修改常量
    
    std::cout << "圆周率: " << PI << std::endl;
    std::cout << "最大用户数: " << MAX_USERS << std::endl;
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
圆周率: 3.14159
最大用户数: 100
</pre>

== constexpr (C++11) ==
{{code|constexpr}}表示值在编译时即可确定，允许编译器进行更多优化。

=== 示例 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
constexpr int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

int main() {
    constexpr int fact5 = factorial(5);  // 编译时计算
    static_assert(fact5 == 120, "阶乘计算错误");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 常量指针与指向常量的指针 ==
指针与常量结合使用时需特别注意语法：

<mermaid>
graph LR
    A[指针常量] --> B[指针本身是常量]
    C[常量指针] --> D[指向的数据是常量]
</mermaid>

=== 示例 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
int main() {
    int value = 10;
    int another = 20;
    
    // 1. 指向常量的指针（指针可以改变，指向的数据不能改变）
    const int* ptr1 = &value;
    // *ptr1 = 15;  // 错误
    ptr1 = &another;  // 允许
    
    // 2. 指针常量（指针不能改变，指向的数据可以改变）
    int* const ptr2 = &value;
    *ptr2 = 15;  // 允许
    // ptr2 = &another;  // 错误
    
    // 3. 指向常量的指针常量
    const int* const ptr3 = &value;
    // *ptr3 = 15;  // 错误
    // ptr3 = &another;  // 错误
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==
=== 场景：游戏开发中的物理常量 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>

class PhysicsEngine {
public:
    static constexpr double GRAVITY = 9.8;  // 重力加速度
    static constexpr double AIR_RESISTANCE = 0.1;
    
    static double calculateFallDistance(double time) {
        return 0.5 * GRAVITY * time * time;
    }
};

int main() {
    std::cout << "2秒后物体下落距离: " 
              << PhysicsEngine::calculateFallDistance(2.0) 
              << " 米" << std::endl;
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
2秒后物体下落距离: 19.6 米
</pre>

== 常量与宏定义的比较 ==
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! {{code|const}} !! 宏定义(#define)
|-
| 类型安全 || 是 || 否
|-
| 作用域 || 有 || 无
|-
| 调试可见 || 是 || 否
|-
| 内存占用 || 可能有 || 无
|-
| 编译时计算 || {{code|constexpr}}支持 || 支持
|}

== 数学公式示例 ==
在物理引擎中，自由落体距离公式为：
<math>d = \frac{1}{2}gt^2</math>
其中：
* <math>d</math> = 距离
* <math>g</math> = 重力加速度（常量）
* <math>t</math> = 时间

== 最佳实践 ==
1. 优先使用{{code|const}}而非{{code|#define}}
2. 能在编译时确定的常量使用{{code|constexpr}}
3. 对于类中的常量，使用{{code|static const}}或{{code|static constexpr}}
4. 给常量赋予有意义的名称（全大写是常见约定）
5. 在函数参数中，如果不修改传入参数，使用{{code|const}}引用

== 常见问题 ==
'''Q: {{code|const}}和{{code|constexpr}}有什么区别？'''
A: {{code|const}}表示运行时不修改，{{code|constexpr}}表示编译时可确定。

'''Q: 为什么常量通常定义在头文件中？'''
A: 因为常量默认有内部链接，在多文件中使用需要在每个文件中定义。

'''Q: 常量存储在内存的什么位置？'''
A: 取决于定义方式：
* 局部{{code|const}}变量通常在栈上
* {{code|constexpr}}可能被编译器优化掉
* 全局{{code|const}}可能在只读数据段

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