「C++系列」C++ 常量知识点-细致讲解

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一、C++ 常量定义

在C++中，常量（Constant）是指其值在程序执行期间不可改变的量。常量可以是整数、浮点数、字符或字符串等类型。使用常量可以提高程序的可读性和可维护性，因为它们提供了一种方式来为程序中使用的特定值命名，这样当需要更改这些值时，就只需在定义常量的地方进行修改，而无需在代码中搜索并替换所有出现的值。

1. 使用#define预处理指令

这是C和C++中都支持的一种定义常量的方式，但它实际上是在预处理阶段进行的文本替换，而不是真正的常量。

#define PI 3.14159

2. 使用const关键字

const关键字用于声明一个常量。与#define不同，const常量有类型，并且遵循作用域和链接性规则。

const double pi = 3.14159;

3. 局部常量

在函数内部定义的const常量是局部的，只在该函数内部可见。

void func() {
    const int localConst = 10; // 局部常量
}

4. 全局常量

在函数外部定义的const常量是全局的，可以在整个程序中访问。

const double GlobalPi = 3.14159;

void func() {
    // 可以访问GlobalPi
}

5. 指针常量

可以创建指向常量的指针（指针指向的值不能通过该指针修改）和常量指针（指针本身的值不能修改，但指向的值可以修改）。

• 指向常量的指针：

const int* ptr = &x; // ptr指向的值不能通过ptr修改

• 常量指针：

int* const ptr = &x; // ptr本身的值（即ptr指向的地址）不能修改

• 指向常量的常量指针（两者都不能修改）：

const int* const ptr = &x;

6. 枚举（Enumerations）

枚举类型也可以用于定义一组命名的常量。

enum Color {RED, GREEN, BLUE};

Color myColor = RED; // 使用枚举常量

7. constexpr（C++11及以后）

constexpr关键字用于声明编译时常量，即其值在编译时就能确定的常量。constexpr变量可以用在需要常量的任何场合，包括数组大小、模板参数等。

constexpr int maxArraySize = 100;
int myArray[maxArraySize]; // 使用constexpr常量作为数组大小

constexpr还可以用于函数，表示该函数在编译时就能计算出其返回值。

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

constexpr int result = square(5); // 在编译时计算并确定result的值

二、C++ 整数常量

在C++中，整数常量是表示整数值的常量，它们在编译时就已经确定了具体的整数值，并且在程序的执行过程中不会改变。整数常量可以是十进制、八进制、十六进制或二进制（C++14及以后版本支持二进制字面量）表示的。

1. 十进制整数常量

十进制整数常量是最常见的，它们不包含前缀，并且由0到9的数字组成。

int a = 123; // 十进制整数常量

2. 八进制整数常量

八进制整数常量以数字0开头，后跟0到7的数字。

int b = 077; // 八进制整数常量，等价于十进制的63

注意：在C++中，八进制字面量已经不再推荐使用（尽管仍然有效），因为它们的表示方式可能会与某些十进制字面量混淆。

3. 十六进制整数常量

十六进制整数常量以0x或0X开头，后跟0到9的数字以及字母A到F（或a到f，不区分大小写）来表示10到15的值。

int c = 0x1A; // 十六进制整数常量，等价于十进制的26

4. 二进制整数常量（C++14及以后）

从C++14开始，二进制整数常量以0b或0B开头，后跟0和1的数字。

int d = 0b11010; // 二进制整数常量，等价于十进制的26

5. 整数常量的类型

整数常量的具体类型（如int、long、long long等）取决于其值的大小以及编译器如何处理这些值。然而，在C++中，可以通过在整数常量后添加特定的后缀来明确指定其类型：

• U 或 u 表示无符号整数（unsigned）
• L 或 l 表示长整数（long）
• LL 或 ll 表示长长整数（long long）

例如：

unsigned int u = 123U; // 无符号整数
long l = 123456789L; // 长整数
long long ll = 1234567890123456789LL; // 长长整数

注意：尽管U、L和LL后缀可以大写或小写，但出于清晰和一致性的考虑，通常建议使用大写形式。

另外，从C++11开始，还可以使用auto关键字让编译器自动推断整数常量的类型，但这通常用于变量声明，而不是直接用于整数常量本身。

三、C++ 浮点常量

在C++中，浮点常量（Floating-point constants）是表示带有小数部分的数值的常量。这些常量可以是正数或负数，并且可以用科学记数法（也称为指数表示法）来表示。浮点常量默认是double类型的，但你可以通过添加特定的后缀来改变它们的类型。

1. 浮点常量的基本形式

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和（可选的）指数部分组成。例如：

float pi = 3.14f; // 注意f后缀表示float类型
double e = 2.71828; // 默认是double类型

2. 科学记数法

科学记数法允许你以底数乘以10的幂次方的形式来表示浮点数。在科学记数法中，e或E用作幂的基数10的指示符，后面跟着指数（整数）。例如：

double verySmall = 1.23e-10; // 等价于 1.23 * 10^-10
double veryLarge = 1.23E+20; // 等价于 1.23 * 10^20

3. 浮点常量的类型后缀

• f 或 F 后缀表示float类型的浮点常量。
• l 或 L 后缀（在浮点常量中不常见，因为l和1容易混淆）在C++中通常用于表示长整型（long），但在浮点常量中更常见的是l的大写形式L（尽管在浮点常量的上下文中，它实际上用于表示long double类型，而不是long）。然而，为了避免混淆，建议使用l的大写形式L来表示long double，尽管在浮点常量中直接使用double（无后缀）或float（f/F后缀）更为常见。
• 默认情况下，没有后缀的浮点常量是double类型的。

4. 示例

float smallPi = 3.14f; // float类型
double bigPi = 3.141592653589793; // 默认double类型
long double veryAccuratePi = 3.14159265358979323846L; // long double类型

// 使用科学记数法
double smallNumber = 4.56e-10; // 4.56乘以10的-10次方
double largeNumber = 1.23E+20; // 1.23乘以10的20次方

5. 注意

• 当你在处理非常大的数或需要高精度的计算时，应该考虑使用long double类型，尽管它的精度和范围仍然受到编译器和底层硬件的限制。
• 浮点数的表示和计算可能会引入舍入误差，因此在进行需要高精度的计算时（如金融计算），可能需要使用专门的库（如GMP）或算法来避免这些问题。

四、C++ 布尔常量

在C++中，布尔常量（Boolean Constants）是表示逻辑真（true）或逻辑假（false）的常量。它们是C++语言中的基本数据类型之一，用于在程序中表示逻辑条件。以下是关于C++布尔常量的详细解释：

1. 布尔常量的类型

布尔常量是bool类型的，这是C++中用于表示真假的标准数据类型。bool类型源自布尔逻辑，由英国数学家George Boole发明。

2. 布尔常量的值

布尔常量只有两个可能的值：

1. true：表示逻辑真。
2. false：表示逻辑假。

这两个值都是C++中的关键字，用于在程序中直接表示逻辑条件。

3. 布尔常量的使用

布尔常量广泛用于控制程序的流程，如在条件语句（如if语句、while循环等）中作为条件表达式。它们还可以作为函数的返回值或参数，以及存储在bool类型的变量中。

4. 布尔常量的内存占用

C++标准并没有规定bool类型需要占用的内存大小，这是实现定义的行为。然而，在大多数现代编译器中，bool类型通常用一个字节来存储，尽管它实际上只需要一个二进制位（bit）来表示真或假。编译器可能会通过位字段（bit-field）或位操作来优化bool类型的存储。

5. 示例代码

以下是一个简单的示例，展示了如何在C++程序中使用布尔常量：

#include <iostream>

int main() {
    bool isStudent = true; // 声明一个bool类型的变量isStudent，并初始化为true
    if (isStudent) { // 使用布尔常量true作为条件
        std::cout << "You are a student." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "You are not a student." << std::endl;
    }

    bool isEmployed = false; // 声明另一个bool类型的变量isEmployed，并初始化为false
    if (!isEmployed) { // 使用布尔常量false的否定形式作为条件
        std::cout << "You are not employed." << std::endl;
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们声明了两个bool类型的变量isStudent和isEmployed，并分别用布尔常量true和false进行初始化。然后，我们使用这些变量作为条件表达式来控制程序的输出。

6. 总结

C++中的布尔常量是表示逻辑真（true）和逻辑假（false）的常量，它们是bool类型的基本值。布尔常量在程序设计中扮演着重要角色，特别是在控制程序流程和逻辑判断方面。

五、C++ 字符常量

在C++中，字符常量（Character Constants）是指用单引号'括起来的一个字符。它们代表了一个具体的字符值，在内存中通常以ASCII码（或Unicode码，取决于编译器和程序设置）的形式存储。以下是对C++字符常量的详细解释：

1. 字符常量的基本形式

字符常量直接用单引号括起一个字符，如'A'、'0'、'&'等。需要注意的是，单引号'是字符的界限符，不属于字符常量的一部分。因此，''（两个单引号之间没有任何字符）是非法的，而'\''（在单引号内使用转义字符\来表示单引号本身）是合法的。

2. 字符常量的类型

在C++中，字符常量通常被存储在char类型的变量中。然而，如果字符常量以L（仅当大写时）开头，则表示它是一个宽字符常量（Wide Character Constant），此时它必须存储在wchar_t类型的变量中。宽字符常量用于支持更广泛的字符集，如Unicode。

3. 字符常量的表示

• 普通字符：如'a'、'B'、'0'等，直接表示一个可见的字符。
• 转义字符：以反斜线\开头，后跟一个或几个字符序列表示的字符称为转义字符。它们用于表示ASCII字符集中不可打印或不方便输入的控制字符和其他特定功能的字符。例如，\n表示换行符，\t表示水平制表符。
• 通用字符：从C++11开始，可以使用\u或\U前缀后跟十六进制数来表示Unicode字符，如'\u0041'表示大写字母A（等同于'A'），'\U00000041'也表示同样的字符。

4. 字符常量的存储

在内存中，字符常量以ASCII码（或Unicode码）的形式存储，每个字符占1个字节（对于ASCII字符）或更多字节（对于Unicode字符，具体取决于编码方式和字符本身）。需要注意的是，字符串常量（即用双引号括起来的字符序列）在内存中的存储会略有不同，它们会在末尾添加一个\0（空字符）作为结尾标记。

5. 示例

#include <iostream>

int main() {
    char ch1 = 'A'; // 普通字符常量
    char ch2 = '\n'; // 转义字符常量，表示换行
    wchar_t wch = L'你'; // 宽字符常量，表示Unicode字符'你'

    std::cout << ch1 << std::endl; // 输出A
    std::cout << "Hello, World!\n"; // 字符串常量，包含转义字符\n

    return 0;
}

6. 注意事项

• 字符常量只能包含一个字符（转义字符除外），如'AB'是非法的。
• 字符常量区分大小写，'A'和'a'是不同的字符常量。
• 在使用宽字符常量时，必须确保编译器和程序环境支持Unicode或相应的宽字符集。

综上所述，C++中的字符常量是表示单个字符的常量，它们以单引号括起，并以ASCII码（或Unicode码）的形式存储在内存中。字符常量可以是普通字符、转义字符或通用字符，并且可以根据需要选择存储在char或wchar_t类型的变量中。

六、C++ 字符串常量

在C++中，字符串常量是由双引号""括起来的一个或多个字符组成的序列。它们具有一些特定的特性和行为，以下是对C++字符串常量的详细解释：

1. 字符串常量的定义

• 字符串常量是由双引号括起来的字符序列，如"Hello, World!"。
• 它们表示的是一系列字符的集合，而不是单个字符。

2. 字符串常量的存储

• 在C++中，字符串常量通常被存储在程序的只读数据段（也称为常量区或静态数据区）中。这意味着一旦程序被加载到内存中，字符串常量的内容就不会被修改。
• 字符串常量在内存中以字符数组的形式存储，并在末尾自动添加一个空字符'\0'作为字符串的结束标志。

3. 字符串常量的使用

• 在C++中，字符串常量不能直接赋值给字符数组（除非使用特定的编译器扩展或C风格的字符串操作），但可以通过指针来引用它们。
• 由于字符串常量存储在常量区，因此可以通过指向常量的指针（const char*）来引用它们，以避免尝试修改常量内容的错误。
• 示例代码：

const char* str = "Hello, World!";
// 正确：通过指向常量的指针引用字符串常量
// str[0] = 'h'; // 错误：这将导致编译错误，因为str是指向常量的指针

4. 字符串常量与字符数组的区别

• 字符串常量是存储在常量区的，而字符数组则是可以在栈上或堆上分配的，其内容可以在运行时被修改。
• 字符串常量在程序中可能只存在一份拷贝（由于字符串常量池的优化），而每个字符数组都有自己独立的内存空间。

5. 字符串常量与C++标准库中的std::string

• C++标准库中的std::string类提供了一个更灵活、更安全的字符串表示方式。与字符串常量不同，std::string对象可以动态地增长和缩小，并且可以包含空字符（因为std::string通过长度来管理字符串，而不是通过空字符来终止）。
• 使用std::string可以更方便地进行字符串的拼接、查找、替换等操作，并且可以避免许多与C风格字符串相关的错误和陷阱。

6. 注意事项

• 尝试修改字符串常量的内容（即使是通过非const指针）是未定义行为，可能导致程序崩溃或数据损坏。
• 在使用字符串常量时，应注意避免内存泄漏和缓冲区溢出等安全问题。

C++中的字符串常量是由双引号括起来的字符序列，它们存储在常量区中，并以字符数组的形式表示，末尾添加空字符作为结束标志。在使用时，应通过指向常量的指针来引用它们，并避免尝试修改其内容。同时，C++标准库中的std::string类提供了更强大、更安全的字符串处理能力。

七、相关链接

1. Visual Studio Code下载地址
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3. 「C++系列」C++简介、应用领域
4. 「C++系列」C++ 基本语法
5. 「C++系列」C++ 数据类型
6. 「C++系列」C++ 变量类型
7. 「C++系列」C++ 变量作用域

文章来源:https://blog.csdn.net/xuaner8786/article/details/140180266
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