C++中常量的定义与使用

在C中，我们定义一个常量，通常会使用宏来定义：

#define int CONST_VALUE 100

由于C++是兼容C的，所以，在C++中，这种定义常量的方式同样允许，而且，在C++中又增加了两种定义常量的方式：

（1）在常量定义的时候使用关键字const

（2）定义一个enum类型，使用其成员表示一个常量

所以，在C++中有三种方式可以定义一个常量，但是，三种定义常量的方式背后的原理是不同的。

当我们使用#define定义一个常量的时候，其表示的方式是由预处理器处理的。预处理器是在编译器被调用之前调用的一个独立的程序，预处理器的作用主要是删除注释，包含相关文件、以及相关的宏代替等。在宏代替中，又包含了两种代替，一种是函数的代替，另一个则是我们上面所说的常量的代替。也就是说，在C++编译器开始编译程序的时候，我们使用宏定义的常量已经被预处理器给处理了一次。这里的处理方式很简单，只是单纯的将代码中的宏名替换为我们所定义的常量值，对于我们的例子来说，就是将代码中的CONST_VALUE替换成100，当编译器开始编译程序的时候，我们的代码中已经看不到我们使用的CONST_VALUE这个常量名，取而代之的是它的值100。或许有人会说，这很正常啊，本来我们就是用的100这个常量值。但是有一点必须注意，当我们的编译器开始编译程序的时候，他可能不知道CONST_VALUE这个变量，因为在编译器开始处理代码的时候，CONST_VALUE这个变量名已经被预处理器给替换成它的值100，所以，CONST_VALUE这个值压根就没有进入到记号表（symbol
table）。如果我们使用这个常量的代码段出现了一个错误，错误信息会提到100，而不是变量名CONST_VALUE，而恰恰此时，如果我们使用的这个常量是其他人所写的，我们仅仅是使用这个常量名的话，则会产生疑惑：这个值代表什么？从哪里来的呢？从而在调试程序的时候带来不必要的麻烦。归根到底，则是，使用宏定义的常量没有进入到记号表中。

注：一直没有找到测试提示编译错误使用值而不是宏名的方法，如果有朋友有测试代码，望不吝指教。

然而，当我们使用cosnt或者enum定义一个常量的时候：

const int Const_Value = 100;

或

enum

{

CONST_VALUE = 100,

};

则在预处理阶段不会将我们的变量名给替换成相应的常量值，所以，在编译器处理代码的时候，会将相应的常量名放入到记号表中，如果在编译期出现错误，则会指出其常量名而不是用100这个值。这样就避免了上面出现的困惑。

因为C++是一门面向对象编程语言，不可避免的我们会使用类来进行相关功能的实现。此时，如果我们定义一个类如下：

class CTest

{

public:

CTest() {}

~CTest() {}

private:

int arr_test[100];

};

我们定义的类中，有一个数据成员，它是一个由100个元素组成的整型数组。如果我们想在代码中对数组大小进行控制，可以使用一个常量代替数组大小。则修改如下：

class CTest

{

public:

CTest() {}

~CTest() {}

private:

int arr_test[COSNT_VALUE];

};

其实这样，我们的目的已经达到了，我们使用常量值CONST_VALUE代替了显示的数组大小100。但是，这样做是不是有些不妥呢？

我们知道，C++是一门面向对象编程语言，其私有数据成员仅在这个类内部的成员函数被访问（这里只考虑不存在继承体系的类以及没有友元的情况）。然后我们回到上面的例子，数组arr_test是一个私有成员，如果我们使用一个宏定义一个常量，然后用这个常量表示数组的大小，那么我们就可以在类的外部去操纵这个数组大小。这种情况下，
使类不再具有严格意义上的封装性，这是因为#define并不重视封装性。此时，我们需要用一个仅可以在类内部定义的常量来表示数组的大小。所以我们需要一个这样的常量，他可以在类的内部定义，用来表示数组的大小，而且它应该不占用内存空间，因为这个常量仅仅是用来表示类的大小，没有其他的用处，于是便有了”类专属常量“这个概念：

类专属常量的定义方法是在常量的定义前面加static关键字。这时，我们的类已经成了这个样子：

class CTest

{

public:

CTest() {}

~CTest() {}

private:

static const int CONST_VALUE = 100;

int arr_test[CONST_VALUE];

};

我们知道，static类型的变量是存储在静态存储区的，它在类中不占用内存空间，如果我们sizeof(CTest)得到的值是400，仅仅是数组arr_test的大小。这正符合我们当初的意图。至于为什么不直接用const类定义数组的大小，那是因为，cosnt与引用类型的变量必须在成员初始化列表中进行初始化，也就是说，我们编译时是不会知道我们定义的常量的值的，只有我们真正生成这个类一个对象的时候，我们所定义的常量值才知道大小。但是，作为一个数组的大小，必须是在编译器可知的一个值。如果我们直接用const去定义一个常量，则会报错。

由此我们可以，使用#define不仅不能够定义一个类的专属常量，也不具有良好的封装性。当我们需要一个这样的常量的时候，应该避免使用宏定义，取而代之的是用类的专属常量。

同样使用enum也能达到同样的效果，我们将在另外的文章中讨论这一个问题。