C ++中的宏和常量有什么区别？

Question

我在一次技术面试中被问到这个问题：

const 和 C++ 中的宏有什么区别？

我的回答是宏是一个预处理器指令，如果使用宏可能很难调试应用程序，因为它在编译之前被常量表达式替换，而 const 可以有一个类型标识符并且是易于调试。

谁能指出任何其他区别，哪个应该是首选？

编辑：

来自 IBM 的 C++ 文档：

以下是#define 和const 类型限定符之间的一些区别：

1. #define 指令可用于为数字、字符或字符串常量创建名称，而可以声明任何类型的 const 对象。

2. const 对象受变量范围规则的约束，而使用#define 创建的常量则不受约束。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. 宏可用于常量表达式，例如绑定数组，而const 对象不能。 （我想我们肯定需要使用宏来定义array_size。

4. 编译器不对宏进行类型检查，包括宏参数。

Answer 1

宏和常量并不是一回事，有时每个都适合具体情况，而您的回答只是触及了差异的表面。此外，C++ 有两种不同的常量。

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：它有一个类型，它有一个大小，它有链接，你可以获取它的地址。 （编译器可能会优化掉其中的一些属性，如果它可以摆脱它：例如，从未使用过地址的常量可能不会被发送到可执行映像中。但这只是通过 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。它有一个类型和一个大小，但它没有链接，你不能取它的地址，它的类型是唯一的。这两个都是在翻译阶段 7 处理的，所以它们只能是左值或右值。 （我很抱歉前一句中的行话，但我不得不写几段。）

宏的约束要少得多：它可以扩展到任何标记序列，只要整个程序仍然是一个格式良好的程序。它没有任何变量的属性。将sizeof 或& 应用于宏可能会或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，并且这些宏有时被认为为常量，但它们不是：“编译器正确”（即翻译阶段 7）将它们视为 数字字面量.

现在通常认为是一种很好的做法，当常量可以使用时不要使用宏。宏不遵守与所有其他标识符相同的范围规则，这可能会造成混淆，如果您使用常量，您会为翻译阶段 7 提供更多信息，从而也提供给调试器。但是，宏允许您做任何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，正在发挥作用的宏通常不只是扩展为数字文字，尽管我不会说永远不会。）

编辑：这是一个宏做一些有趣事情的例子。它绝不是一个常数，形状或形式。可能有一种方法可以在没有宏的情况下获得相同的效果（如果你知道一个不涉及字符串流的方法，我很想知道它！）但我认为它很好地说明了功能和宏的危险（对于后者，请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：

#defines 不尊重作用域，因此无法创建类作用域命名空间。而 const 变量可以在类中作用域。

在编译错误期间避免奇怪的神奇数字：

如果您使用的是#define，它们会在预编译时被预处理器替换因此，如果您在编译期间收到错误，那将会令人困惑，因为错误消息不会引用宏名称而是值，它会出现一个突然的值，人们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，虽然调试 #define 并不会提供任何帮助。
避免以上两种情况const会是更好的选择。

Answer 3

另一个区别是const 变量有内存并且可以被指针引用。宏只是在编译之前发生的自动完成，因此在编译过程中名称会丢失。

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 则用于描述现实世界中的常数，例如 Pi 或 e 的值。

Answer 4

（最初为 static const vs #define 发布 - 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......）

各有优劣，视使用情况而定：

• 常量
  • 妥善处理范围/标识符冲突问题
  • 强、单一、用户指定的类型
    • 您可以尝试“键入”#define ala #define S std::string("abc")，但该常量可避免在每个使用点重复构造不同的临时对象
  • 一个定义规则的复杂性
  • 可以获取地址、创建对它们的 const 引用等。
• 定义
  • “全局”范围/更容易出现冲突使用，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；减轻这种情况需要：
    • 长、晦涩和/或集中协调的标识符，以及对它们的访问无法从隐式匹配 used/current/Koenig-looked-up 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，并且可以预期遵循哪些第 3 方库），观察这意味着迁移现有的 const 或定义的枚举涉及大小写的更改（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，但不是 const，所以无论如何我都会被打到这里——也许是时候重新考虑一下了。）
  • 可能的更多编译时操作：字符串文字连接、字符串化（取其大小）
    • 缺点是考虑到#define X "x" 和一些客户端使用ala "pre" X "post"，如果您想要或需要使X 成为运行时可更改的变量而不是常量，那么您就有麻烦了，而从@ 转换更容易987654326@ 或 const std::string 已经强制用户合并连接操作。
  • 不能直接在定义的数值常量上使用 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/调试器链可能不显示标识符，因此您只能查看“幻数”（字符串，等等...）
  • 无法获取地址
  • 在创建#define 的上下文中，替换值不必是合法的（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“常量”，例如可用于初始化数组的 { 1, 2 }，或 #define MICROSECONDS *1E-6 等。（绝对不推荐这样做！）
  • 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
  • 妥善处理范围/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 - template <typename T> void f(T t) { cout << ++t; } 不会编译）
  • 每个常量的类型取自封闭的枚举，因此template <typename T> void f(T) 从不同的枚举传递相同的数值时会获得不同的实例化，所有这些都不同于任何实际的 f(int) 实例化。
  • 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，可能会混淆

作为一般规则，我使用 const 并认为它们是最专业的通用选项（尽管其他的简单性吸引了这位老懒程序员）。

Answer 5

define 可以重新定义，但是 const 会导致编译器错误：

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

宏不尊重范围，并且宏的名称可能不适用于符号调试器。 Dan Saks 有一篇关于宏（无）、常量对象和枚举常量的相对优点的相当完整的文章。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持续时间也没有链接）。

Answer 7

宏总是有一个类型，例如，#define FIVE 5 是 int 类型。

const 变量优于宏的一个优势可能是内存使用：对于宏，值可能必须在任何使用它的地方复制，而 const 变量不会在内存中复制。 （但我不确定这个区别）