C++常量[编辑 | 编辑源代码]

简介[编辑 | 编辑源代码]

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
```
const
```
关键字定义的常量
使用
```
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[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

const 数据类型 常量名 = 初始值;

示例[编辑 | 编辑源代码]

#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;
}

输出:

圆周率: 3.14159
最大用户数: 100

constexpr (C++11)[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

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;
}

常量指针与指向常量的指针[编辑 | 编辑源代码]

指针与常量结合使用时需特别注意语法：

示例[编辑 | 编辑源代码]

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;
}

实际应用案例[编辑 | 编辑源代码]

场景：游戏开发中的物理常量[编辑 | 编辑源代码]

#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;
}

输出:

2秒后物体下落距离: 19.6 米

常量与宏定义的比较[编辑 | 编辑源代码]

特性	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	constexpr 支持	支持

数学公式示例[编辑 | 编辑源代码]

在物理引擎中，自由落体距离公式为： $d = \frac{1}{2} g t^{2}$ 其中：

$d$ = 距离
$g$ = 重力加速度（常量）
$t$ = 时间

最佳实践[编辑 | 编辑源代码]

1. 优先使用

const

而非

#define

2. 能在编译时确定的常量使用

constexpr

3. 对于类中的常量，使用

static const

或

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

const

引用

常见问题[编辑 | 编辑源代码]

Q:

const

和

constexpr

有什么区别？ A:

const

表示运行时不修改，

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
```
const
```
变量通常在栈上
```
constexpr
```
可能被编译器优化掉
全局
```
const
```
可能在只读数据段