C++ 中的宏和 const 有什么区别？

Question

我在一次技术面试中被问到这个问题：

C++ 中的 const 和宏有什么区别？

我的答案是，宏是一个预处理器指令，如果使用宏，则调试应用程序可能会很困难，因为它在编译之前被替换为常量表达式，而 const 可以具有类型标识符并且易于调试。

有人能指出任何其他区别以及应该优先选择哪个吗？

编辑：

来自 IBM C++ 文档：

以下是#define 和const 类型限定符之间的一些区别：

1. #define 指令可用于创建数字、字符或字符串常量的名称，而可以声明任何类型的 const 对象。

   < /里>

2. const 对象受变量作用域规则的约束，而使用 #define 创建的常量则不然。与 const 对象不同，宏的值不会出现在编译器使用的中间源代码中，因为它们是内联扩展的。内联扩展使宏值对调试器不可用。

3. 宏可以在常量表达式中使用，例如数组绑定，而 const 对象则不能。 （我认为我们肯定需要使用宏来定义array_size。

4. 编译器不会对宏（包括宏参数）进行类型检查。

Answer 1

宏和常量完全不是一回事，它们有时都适合具体情况，而您的答案仅触及差异的表面。此外，C++ 有两种不同类型的常量。

使用 const 限定符定义的常量最好被视为不可修改的变量。它具有变量的所有属性：它有类型，有大小，有链接，你可以获取它的地址。 （如果编译器能够摆脱这些属性，它可能会优化其中一些属性：例如，地址从未使用过的常量可能不会被发送到可执行映像中。但这只是由于 as-if 规则的恩典。 ) 对 const 数据唯一不能做的就是改变它的值。用enum定义的常量有点不同。它有类型和大小，但它没有链接，你无法获取它的地址，而且它的类型是唯一的。这两个值都是在翻译阶段 7 期间处理的，因此它们只能是左值或右值。 （我对前一句中的行话感到抱歉，但否则我将不得不写几段。）

宏的约束要少得多：它可以扩展到任何标记序列，只要整个程序保持良好-形成的程序。它不具有变量的任何属性。将 sizeof 或 & 应用于宏可能会也可能不会做一些有用的事情，具体取决于宏扩展的内容。宏有时被定义为扩展为数字文字，并且此类宏有时被认为为常量，但它们不是：“编译器本身”（即翻译阶段 7）将它们视为 < em>数字文字。

如今，当常量就可以时，不要使用宏，这通常被认为是良好的做法。宏不遵循与所有其他标识符相同的作用域规则，这可能会令人困惑，如果您使用常量，您将为翻译阶段 7 提供更多信息，从而也为调试器提供更多信息。然而，宏允许您做一些其他方式无法完成的事情，如果您需要做其中一件事情，您应该毫不犹豫地使用它们。 （从这个意义上说，发挥作用的宏通常不只是扩展到数字文字，尽管我不会说永远不会。）

编辑：这是一个例子宏做一些有趣的事情。它绝不是一个常数。很可能有一种方法可以在不使用宏的情况下获得相同的效果（如果您知道不涉及字符串流的方法，我很想听听它！）但我认为它很好地说明了功能和功能宏的危险（对于后者，考虑如果在一个非常特定的上下文之外使用它会做什么......）

static double elapsed()
{ ... }
#define ELAPSED '[' << std::fixed << std::setprecision(2) << elapsed() << "] "

// usage:
for (vector<string>::iterator f = files.begin(); f != files.end(); f++) {
    cout << ELAPSED << "reading file: " << *f << '\n';
    process_file(*f);
}

Answer 2

出于多种原因，人们应该更喜欢 const int sum = 1; 而不是 #define sum 1：

基于范围的机制：

#define 不尊重作用域，因此无法创建类作用域的命名空间。虽然 const 变量的作用域可以在类中。

在编译错误期间避免奇怪的魔法数字：

如果您使用#define，这些数字会在预编译时被预处理器替换所以如果您在编译过程中收到错误，这会令人困惑，因为错误消息不会引用宏名称，而是引用值，并且它会突然出现一个值，并且会浪费大量时间在代码中跟踪它。

易于调试：

同样出于同样的原因，在调试#define时实际上不会提供任何帮助。
为了避免上述两种情况，const 将是更好的选择。

Answer 3

（最初发布于 static const vs #define - 在这里复制，因为这个问题似乎有更多的“动力”...让我知道这是否不合适...）

一切的优点和缺点，取决于用法：

• consts
  • 很好地处理了范围适当/标识符冲突问题
  • 强、单一、用户指定的类型
    • 您可能会尝试“键入”#define ala #define S std::string("abc")，但该常量可以避免重复构造不同的临时变量在每个使用点
  • 一个定义规则的复杂性
  • 可以获取地址、创建对它们的常量引用等。
• 。
  • “全局”范围/更容易出现用法冲突，这可能会产生难以解决的编译问题和意外的运行时结果，而不是正常的错误消息；缓解这种情况需要：
    • 长的、晦涩的和/或集中协调的标识符，以及对它们的访问不能从隐式匹配使用的/当前的/Koenig查找的命名空间、命名空间别名等中受益。
    • 通常需要使用所有大写字符并保留给预处理器定义（企业规模预处理器使用保持可管理性的重要指南，以及第三方库可以遵循的指南），观察这意味着现有常量的迁移或枚举到定义涉及大小写的更改（因此会影响客户端代码）。 （就我个人而言，我将枚举的第一个字母大写，但不将常量大写，所以无论如何我都会被击中 - 也许是时候重新考虑这一点了。）
  • 可以进行更多编译时操作：字符串文字连接、字符串化（获取其大小）
    • 缺点是，鉴于 #define X "x" 和一些客户端使用 ala "pre" X "post"，如果您想要或需要，您就会遇到麻烦使 X 成为运行时可更改的变量而不是常量，而从 const char* 或 const std::string 进行转换会更容易，因为它们已经强制用户合并串联操作。
  • 不能直接对定义的数值常量使用 sizeof
  • 无类型（与无符号相比，GCC 不会发出警告）
  • 某些编译器/链接器/调试器链可能不会显示标识符，因此您将不得不查看“幻数”（字符串，无论什么......）
  • 无法获取地址
  • 在创建 #define 的上下文中，替换值不需要是合法的（或离散的），因为它在每个使用点进行评估，因此您可以引用尚未声明的对象，具体取决于“实现”不需要预先包含，创建可用于初始化数组的“常量”，例如 { 1, 2 }，或 #define MICROSECONDS *1E-6 等（绝对不推荐这个！）
  • 一些特殊的东西，如__FILE__和__LINE__可以合并到宏替换中
• 枚举
  • 仅适用于整数值
  • 很好地处理了范围适当/标识符冲突问题
  • 强类型，但有足够大的有符号或无符号 int 大小，您无法控制（在 C++03 中）
  • 无法获取地址
  • 更强的使用限制（例如，递增 - templatevoid f(T t) { cout << ++t; } 无法编译）
  • 每个常量的类型取自封闭的枚举，因此 templatevoid f(T) 当从不同的枚举传递相同的数值时，会得到一个不同的实例化，所有这些都与任何实际的 f(int) 实例化不同。
  • 即使使用 typeof，也不能指望 numeric_limits 提供有用的见解
  • 枚举的类型名可能出现在 RTTI、编译器消息等的不同位置 - 可能有用，也可能混淆

作为一般规则，我使用 const 并认为它们是最专业的选择一般用法（尽管其他用法的简单性吸引了这个老懒程序员）。

Answer 4

另一个区别是 const 变量具有内存并且可以由指针引用。宏只是编译前发生的自动完成，因此名称在编译期间丢失。

宏也可以不仅仅是一个常数。它可以是 am 表达式或任何语法正确的东西，甚至是函数的完整定义。

宏用于描述编程选择，例如堆栈大小；而cosnt用于描述现实世界的常数，例如Pi或e的值。

Answer 5

Define 可以重新定义，但 const 会导致编译错误：

示例：
来源：main.cpp

#define int_constance 4
#define int_constance 8 // ok, compiler will warning ( redefine macro)

const int a = 2;
const int a = 4; // redefine -> error

int main(int argc, char** argv)
{
   std::cout << int_constance ; // if remove second #define line, output will be 8

   return 0;
}

Answer 6

宏不考虑范围，并且符号调试器可能无法使用宏的名称。 Dan Saks 有一篇相当完整的文章，介绍了宏（无）、常量对象和枚举常量的相对优点。与 Stephen Dewhurst 一样，Saks 更喜欢整数值的枚举常量，因为它们不占用存储空间（更准确地说，枚举常量既没有存储期限也没有链接）。

Answer 7

宏总是有一个类型，例如，#define FIVE 5 是 int 类型。

const 变量相对于宏的一个优点是内存使用量：对于宏，可能必须在使用它的所有地方重复该值，这样 const 变量就不会在内存中重复。 （但我不确定这个区别）