C++ 的常量 - C++ - 编程 | R1ck's Playground

# i、const 和 constexpr 的区别

提问：const 和 constexpr 有什么区别？

回答：
const 和 constexpr 都用于创建常量，但它们之间有一些重要的区别。

以下是它们的区别以及如何使用它们：

const：
- const 用于创建只读的常量变量，其值在运行时不能被修改。
- const 变量必须在声明时初始化，并且可以在运行时计算其值。
- const 变量可以用于任何数据类型，包括基本数据类型、自定义类、指针等。
- const 变量的值在编译时或运行时（如果它是一个函数的局部变量）计算。
- const 变量的值不一定需要在编译时确定，但一旦初始化后就不能更改。
- const 变量的地址可以传递给函数，但函数不能修改该变量的值。

1	const int myConstVar = 42;

constexpr：
- constexpr 用于创建编译时常量，其值在编译时已经确定，不能在运行时修改。
- constexpr 变量必须在声明时使用常量表达式初始化，这意味着它的值必须在编译时就能确定，通常是通过常量或字面值来计算。
- constexpr 变量通常用于基本数据类型，如整数、浮点数等，以及由它们构成的类型。
- constexpr 变量的值在编译时确定，因此在运行时不存在任何计算开销。
- constexpr 变量通常用于模板编程、数组大小、枚举、函数的参数等需要在编译时确定值的上下文中。
- constexpr 变量的地址不能传递给函数，因为它们在运行时不存在。

1	constexpr int myConstexprVar = 42;

总结：

使用 const 创建只读的运行时常量，适用于各种数据类型，值在运行时确定。
使用 constexpr 创建编译时常量，适用于基本数据类型和由它们构成的类型，值在编译时确定。
constexpr 变量通常用于需要在编译时确定值的上下文，以提高性能和代码优化。
选择使用哪种关键字取决于你的需求，如果可以在编译时确定值，则首选 constexpr 。

追问：为什么说 constexpr 变量在运行时不存在？

constexpr 变量在 C++ 中的一个核心概念是编译期常量。这意味着 constexpr 变量的值必须在编译时就能确定，并且这些变量的所有求值都发生在编译时，而不是运行时。因此，通常我们说 constexpr 变量在运行时不存在，这是因为它们的值和用途在编译时已经完全确定，编译器可能会将这些值内联到代码中，而不会真正分配内存存储它们。

编译时常量：
当你声明一个 constexpr 变量时，编译器会在编译阶段计算它的值。与 const 变量不同， constexpr 的值在编译时已经是固定的，不需要等到运行时。
内存分配优化：
编译器可以对 constexpr 变量进行优化，可能不会在程序的内存中为其分配特定的地址。编译器会直接使用这些变量的值，并在必要的地方进行值替换或内联，这意味着这些变量在实际运行的二进制程序中没有内存位置或指针，无法传递其地址。
编译时求值：
由于 constexpr 变量是在编译时求值的，因此它们的存在只是在编译器的上下文中，而不是在程序运行时的内存空间中。例如：
1
constexpr int x = 42; // x 在编译时被计算为 42
在这段代码中， x 在编译时已知是 42 ，编译器可以在整个程序中直接使用 42 ，而不是存储一个 x 变量的实际地址。
地址限制：
由于 constexpr 变量的这种编译时行为，它们的地址无法在运行时确定，因此你不能将 constexpr 变量的地址传递给一个要求运行时地址的函数。例如，以下代码是不允许的：
1
2
constexpr int x = 42;
int *p = &x; // 错误，不能获取 `constexpr` 变量的地址
这是因为 constexpr 变量没有在运行时分配地址，它的值已经完全存在于编译时上下文中。

追问：宏定义也是编译时常量吗，它和 constexpr 相比有何优劣？

回答：
#define 宏定义是一种预处理指令，用于在代码中创建符号常量，但它与 constexpr 有一些重要的区别和优劣势：

#define 宏定义：

#define 定义的宏是文本替换，在编译前进行，而不是创建真正的编译时常量。这意味着它们仅仅是在代码中的文本替换，不会被编译器视为独立的常量。
#define 宏没有类型，它们只是纯文本替换。这可能导致类型不一致或错误的使用。
宏的值在编译前无法检查，因此可能会引入难以调试的错误。
宏定义的作用域是整个文件，它们在定义点之后的整个文件中都有效。
由于是文本替换，宏定义可以用于创建各种代码片段，包括函数、语句等。

constexpr 编译时常量：

constexpr 用于创建真正的编译时常量，它们在编译时已经确定。这意味着它们具有类型和值，可以进行类型检查和优化。
constexpr 变量必须具有明确的类型，并且其值必须在编译时可计算。
编译器可以在编译时检查 constexpr 变量的值，因此可以捕获错误。
constexpr 变量的作用域是常规的变量作用域，可以在需要时限制其可见性。
constexpr 变量通常用于编写更安全、更可读和更可维护的代码，因为它们提供了类型检查和更好的错误检测。

总结：

#define 宏定义是文本替换，不是真正的编译时常量，可能引入类型不一致和难以调试的问题。
constexpr 是用于创建编译时常量的关键字，提供了类型检查、编译时错误检测和更好的代码优化。
推荐在 C++ 中使用 constexpr 来创建常量，以提高代码的可维护性和可读性，并避免潜在的问题。

另外，宏定义的作用域限定在单个文件内，它们不会自动影响其他文件。如果你在一个文件中定义了一个宏，其他文件需要包含这个宏的定义才能访问它。通常，宏定义会放在头文件中，然后在多个文件中包含该头文件，以确保多个文件可以共享相同的宏定义。

# i、enum 枚举

C++ 中的枚举（enum）是一种用户自定义的数据类型，用于定义命名的整数常量。枚举提供了一种更可读、更可维护的方式来表示一组相关的命名常量。例如：

#include <iostream>

// 定义一个枚举类型
enum Color {
    RED,    // 默认值为 0
    GREEN,  // 默认值为 1
    BLUE    // 默认值为 2
};

int main() {
    // 使用枚举类型
    Color myColor = GREEN;
    // 输出枚举值
    std::cout << "Selected color: " << myColor << std::endl;
    return 0;
}

注意，在 C++ 中，枚举类型（ enum ）的值是常量，一旦定义就不能被改变。枚举提供了一种创建命名整数常量集的方式，这些常量的值是固定的，不能在运行时更改。

与宏定义 define 的区别：
枚举是具有明确定义类型的常量。枚举类型的值在编译时被检查，并且枚举类型是有限的。
枚举是由编译器处理的，可以提供更多的类型安全性和错误检查。

# i、const 和 constexpr 的区别

# i、enum 枚举

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