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c++中的变量与常量

article 2024/11/14 17:58:14

在 C++ 中，变量和常量的区分与是否使用 const 关键字密切相关。被 const 修饰的变量在程序运行时是不可修改的，但这并不意味着它就是常量；实际上，const 变量和常量有一些细微的区别。下面我们详细讲解如何区分变量和常量，以及被 const 修饰的变量是否就是常量。

变量（Variable）：
- 变量是程序中可以存储数据的存储位置。它的值可以在程序运行时被修改。
- 例子：int a = 10;，a 是一个变量，它的值可以在运行时被修改。
- 特性：变量可以是 const 或者非 const，如果没有加 const 修饰符，变量的值是可以修改的。
常量（Constant）：
- 常量是程序中值不可变的实体。常量的值在定义时就确定，且在整个程序中都不能修改。
- 例子：const int MAX_SIZE = 100;，MAX_SIZE 是一个常量，其值在程序运行过程中不能修改。
- 常量通常是用 const 关键字声明的，但它也可以是其他类型（例如宏常量、枚举常量等）。

被 const 修饰的变量确实是一个常量，但它与“常量”的含义还是有一些细微的区别。

const 变量的行为：
- 被 const 修饰的变量不能被修改，它的值是不可变的。
- const 关键字本身确保该变量在声明后值不可改变。
- 但值得注意的是，const 变量本身仍然是一个变量，它占用内存空间，并且可以通过其他方式进行初始化。
例子：
```
const int a = 10;  // a 是一个常量，它的值不可修改
// a = 20;  // 错误：试图修改常量的值
```
这里的 a 是一个常量，且值不可修改，但它依然是一个变量，只是其值不允许改变。
常量表达式与 const：
- 如果一个 const 变量是在编译时能够确定值的（比如 const 常量初始化时的值是字面量），那么它可以作为常量表达式（constexpr）。
- constexpr 关键字可以用来定义编译时常量。constexpr 变量不仅是不可变的，而且它必须在编译时就能确定其值。
例子：
```
constexpr int MAX_SIZE = 100; // 编译时常量
```
这里 MAX_SIZE 是一个常量表达式，其值在编译时就已经确定，并且它的值是不可改变的。

const 变量：
- const 修饰的变量是在运行时初始化的，可以是任何类型的常量。
- 它的值不可修改，但可能是在程序运行时才确定的。
例子：
```
const int a = 10;  // 在运行时赋值
const int b = a * 2;  // b 的值是运行时计算的
```
constexpr 常量：
- constexpr 是 C++11 引入的，表示编译时常量。它要求变量在编译时能被求值，通常是字面量常量或者可以在编译时求值的表达式。
例子：
```
constexpr int MAX_SIZE = 100; // 必须是编译时已知的值
constexpr int square(int x) { return x * x; } // 编译时常量表达式函数
constexpr int result = square(10);  // result = 100，在编译时求值
```
constexpr 的关键点是它要求值必须在编译时已知，因此它比 const 更加严格。

const 修饰指针：
const 可以修饰指针，控制指针本身或者指针指向的数据是否可以修改。
- const int* ptr：表示指向 int 类型常量的指针，指针指向的值不可修改，但指针本身可以指向不同的地址。
- int* const ptr：表示常量指针，指针本身的地址不可修改，但指向的值可以修改。
- const int* const ptr：表示指向常量的常量指针，指针的值和指向的内容都不可修改。
例子：
```
const int a = 10;
const int* ptr1 = &a;  // 指针 ptr1 指向常量
// *ptr1 = 20;  // 错误：不能修改常量

int* const ptr2 = &a;  // 常量指针 ptr2
// ptr2 = &b;  // 错误：不能修改常量指针的地址

const int* const ptr3 = &a;  // 常量指针，指向常量
```

const 与类型系统：
const 可以应用于多种类型，包括类成员、函数参数、返回类型等，表示不变性。

例子：

class MyClass {
public:
    const int x = 10;  // 类成员常量
    void setX(const int newX) { x = newX; }  // 错误：x 是常量
};

常量（Constant）：常量的值在整个程序运行过程中不可修改，通常是用 const 或 constexpr 修饰的。
- const 变量：表示值在运行时不可修改，但它仍然是一个变量，占用内存空间，并且可以在运行时初始化。
- constexpr 常量：表示编译时已知的常量，必须在编译时确定其值。
const 变量与常量的区别：
- const 变量：变量的值不可修改，但它依然是一个变量。它可以在运行时初始化，其值在程序运行期间保持不变。
- 常量：通常是指程序中不可改变的值（如 const 或 constexpr 修饰的常量）。常量的值通常是在编译时已知，并且不会改变。
const 修饰指针：const 也可以修饰指针，控制指针本身或指向的数据是否可以修改。