C++ 常量

常量是在程序运行期间值不会被改变的量。使用常量可以让代码更安全、更清晰，也能避免魔术数字带来的维护困难。

什么是常量

与变量不同，常量一旦定义，就不能再被赋值或修改。

const int MAX_SIZE = 100;
// MAX_SIZE = 200;  // 错误：不能修改常量

常量的名字通常全部大写，多个单词之间用下划线连接，这样一眼就能看出它是不可变的值。

字面常量

字面常量是直接写在代码中的固定值。根据类型不同，可以分为以下几种：

整数字面量

int a = 100;        // 十进制
int b = 0xFF;       // 十六进制，等于 255
int c = 010;        // 八进制，等于 8
int d = 0b1010;     // 二进制，等于 10

浮点数字面量

float f = 3.14f;         // float 类型，加 f 后缀
double d = 3.14159;      // double 类型

字符字面量

char letter = 'A';
char newline = '\n';
char tab = '\t';

字符串字面量

string name = "Koyuki";

布尔字面量

bool success = true;
bool failed = false;

const 常量

const 是 C++ 中最常用的定义常量的方式。它告诉编译器，这个变量的值在初始化后不能再改变。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    const double PI = 3.14159;
    const int MAX_STUDENTS = 50;

    double radius = 5.0;
    double area = PI * radius * radius;

    cout << "圆的面积：" << area << endl;

    return 0;
}

const 常量必须初始化，否则编译会报错：

const int SIZE;     // 错误：未初始化的 const 常量
SIZE = 100;         // 错误：不能再次赋值

constexpr 常量

constexpr 是 C++11 引入的关键字，表示值在编译期就可以确定。它比 const 更严格，要求右侧表达式必须是编译期可计算的。

constexpr int SQUARE(int x)
{
    return x * x;
}

int main()
{
    constexpr int size = SQUARE(5);  // 编译期计算出 25
    cout << size << endl;
    return 0;
}

constexpr 常用于数组大小、模板参数等必须在编译期知道的场景：

constexpr int ARRAY_SIZE = 10;
int numbers[ARRAY_SIZE];  // 数组大小必须是常量

const 与 constexpr 的区别

特性	const	constexpr
是否能在编译期确定	不一定	必须
能否用于数组大小	在某些编译器中可以	可以
修饰函数	表示函数不会修改成员变量	表示函数可以在编译期执行

初学阶段，可以先用 const，等熟悉编译期优化概念后再使用 constexpr。

宏常量

在 C 语言中，常用 #define 定义宏常量。C++ 中仍然支持，但不推荐优先使用。

#define PI 3.14159
#define MAX_SIZE 100

宏常量在预处理阶段会被直接替换，不会进行类型检查。如果一个值有明确的类型，使用 const 或 constexpr 更安全。

#include <iostream>
using namespace std;

#define PI 3.14159

int main()
{
    double area = PI * 5 * 5;
    cout << area << endl;
    return 0;
}

常量指针与指针常量

当 const 和指针结合时，情况会稍微复杂一些。

指向常量的指针

指针指向的内容不能修改，但指针本身可以指向别处。

int a = 10;
int b = 20;
const int* p = &a;
// *p = 30;  // 错误：不能通过 p 修改 a
p = &b;      // 正确：可以让 p 指向 b

常量指针

指针本身的值不能修改，即不能让它指向别处，但它指向的内容可以修改。

int a = 10;
int b = 20;
int* const p = &a;
*p = 30;     // 正确：可以修改 a 的值
// p = &b;   // 错误：不能改变 p 的指向

指向常量的常量指针

指针本身不能修改，指向的内容也不能修改。

int a = 10;
const int* const p = &a;
// *p = 30;  // 错误
// p = &b;   // 错误

这部分内容比较深入，初学者可以先了解 const 的基本用法，等掌握指针后再回来学习。

使用常量的好处

• 可读性：MAX_SIZE 比 100 更能表达含义。
• 可维护性：只需要修改一处，所有使用该常量的地方都会更新。
• 安全性：防止意外修改不应该改变的值。

完整示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    const double PI = 3.14159;
    const int RADIUS = 5;

    double circumference = 2 * PI * RADIUS;
    double area = PI * RADIUS * RADIUS;

    cout << "半径：" << RADIUS << endl;
    cout << "周长：" << circumference << endl;
    cout << "面积：" << area << endl;

    return 0;
}

运行结果：

半径：5
周长：31.4159
面积：78.5397