5. C语言 常量与宏定义

前言

C 语言中，常量是一种固定值，在程序执行期间不会改变。常量可以是整型、浮点型、字符型、字符串型，或者枚举类型。此外，C 提供了两种常用方式定义常量：#define 宏定义和 const 关键字。本篇文章将对常量、宏定义以及它们的区别做深入剖析，帮助你更高效地理解和使用它们。

一、什么是常量？

常量是指在程序运行过程中值不可改变的量。它们可以直接在代码中使用，也可以通过宏或关键字定义。根据类型，常量分为以下几种：

1. 整型常量

整型常量可以是十进制、八进制（前缀为 0）或十六进制（前缀为 0x）。
此外，还可以添加后缀以指示常量的类型：

• U：无符号整型 (unsigned)
• L：长整型 (long)
• UL：无符号长整型

实例：

int decimal = 85;       // 十进制
int octal = 0213;       // 八进制，值为 139
int hex = 0x4B;         // 十六进制，值为 75
unsigned int uInt = 30U; // 无符号整型
long longInt = 100000L; // 长整型
unsigned long uLong = 50UL; // 无符号长整型

2. 浮点型常量

浮点型常量可以用小数形式或科学计数法表示，默认类型是 double，若需指定为 float 类型，可以添加后缀 f 或 F。

实例：

float pi = 3.14f;        // 单精度浮点数
double scientific = 3.14e-2; // 科学计数法

3. 字符常量

字符常量用单引号 ' 括起来，例如 'a'。常用转义序列包括 \n（换行）、\t（水平制表符）等。

实例：

char ch = 'A';          // 字符常量
char newline = '\n';    // 换行符

4. 字符串常量

字符串常量由双引号 " 包裹，内部以 \0（空字符）结尾。

实例：

char greeting[] = "Hello, World!";

二、如何定义常量？

C 中提供了两种定义常量的主要方式：

1. 使用 #define 宏定义

#define 是预处理指令，用于定义一个常量名及其对应值，编译时会将代码中的常量名替换为对应的值。

语法：

#define 常量名 常量值

实例：

#include <stdio.h>

#define PI 3.14159
#define LENGTH 10
#define WIDTH  5

int main() {
    int area = LENGTH * WIDTH;
    printf("Area: %d\n", area);
    printf("Circumference of circle with radius 5: %.2f\n", 2 * PI * 5);
    return 0;
}

注意事项：

• 用括号避免“宏边缘效应”：

  #define LENGTH 10+10  // 错误：展开后会出错
  #define LENGTH (10+10) // 正确
  

2. 使用 const 关键字

const 定义的变量值不可修改，编译器会为其分配内存并进行类型检查。

语法：

const 数据类型 常量名 = 常量值;

实例：

#include <stdio.h>

int main() {
    const double PI = 3.14159;
    const int LENGTH = 10;
    const int WIDTH = 5;

    int area = LENGTH * WIDTH;
    printf("Area: %d\n", area);
    printf("Circumference of circle with radius 5: %.2f\n", 2 * PI * 5);
    return 0;
}

三、#define 和 const 的区别

四、使用建议

1. 使用场景区分

• 如果需要类型安全性和作用域控制，优先使用 const。
• 如果只需要简单的值替换且不关心类型，可以选择 #define。

2. 避免宏定义的潜在问题

• 用括号保护复杂的表达式：

  #define AREA(x, y) ((x) * (y))  // 避免 x + y 替换错误
  

五、特殊用法与小技巧

1. 转义序列的等价性验证

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("%c %c %c\n", '\101', '\x41', 'A'); // 输出：A A A
    return 0;
}

2. 宏的嵌套与动态计算

#define SQUARE(x) ((x) * (x))
#define CUBE(x) (SQUARE(x) * (x)) // 嵌套使用宏

int result = CUBE(3); // 输出结果 27

六、总结

C 语言中的常量和宏定义各有千秋：

• #define 注重编译期文本替换，适合简单、无需类型检查的场景。
• const 提供类型安全和作用域控制，是现代 C 程序的推荐方式。

在实际开发中，建议遵循“能用 const 就不要用 #define”的原则，结合编译器优化，提高代码的可读性和安全性。

希望通过本篇文章，你能对常量和宏定义有更深入的理解！如果有任何问题，欢迎在评论区留言交流。 😊