C++语言编程概念：常量、常量表达式和常量初始化

article/2025/10/8 4:30:34

常量
常量是固定值，在程序执行期间不会改变。这些固定的值，又叫做字面值。常量可以是任何的基本数据类型，可分为整型数字、浮点数字、字符、字符串和布尔值。常量就像是常规的变量，只不过常量的值在定义后不能进行修改。

时期不同：

编译时常量
运行时常量

定义方式不同：

符号常量 (#define)
常值变量 (const）
枚举值(enum)

#define PI 3.1415926
const double PI=3.1415926;
enum Color { red, green, blue };const char * cc = "hello world"; //程序映像的 .rodata 段

常量表达式
定义能在编译时求值的表达式。这种表达式能用做非类型模板实参、数组大小，并用于其他要求常量表达式的语境。

但是常量不是常量表达式，只有用常量表达式初始化的常量，才能成为常量表达式，用非常量表达式初始化的常量仅仅是常量。如果常量的初始值不是常量表达式,则该常量不是常量表达式。

constexpr 说明符

constexpr 说明符声明编译时可以对函数或变量求值值。这些变量和函数（给定了合适的函数实参的情况下）即可用于需要编译期常量表达式的地方。

常量初始化

设置静态变量的初值为编译时常量。

非局部变量

所有具有静态存储期的非局部变量，作为程序启动的一部分，在 main 函数的执行之前进行初始化（除非被延迟）。所有具有线程局部存储期的非局部变量，作为线程启动的一部分进行初始化，按顺序早于线程函数的执行开始。对于这两种变量，初始化发生于两个截然不同的阶段：

静态初始化

若受允许，则首先进行常量初始化（参见常量初始化中符合情况的列表）。
对于所有其他非局部静态及线程局域变量，均进行零初始化。

实践中：

常量初始化通常在编译期进行，并将预先计算的对象表示作为程序映像的一部分存储下来。若编译器没有这么做，则亦保证此初始化发生早于任何动态初始化。
零初始化的变量将被置于程序映像的 .bss 段，它不占据磁盘空间，并在加载程序时由操作系统以零填充。
例子

#include <iostream>
#include <array>struct S {static const int c;
};const int S::c = 5;      // 常量初始化，保证首先发生
constexpr  int d = 10 * S::c; // 常量表达式：S::c 先于它初始化
int main()
{std::cout << "d = " << d << '\n';std::array<int, S::c> a1; // OK：S::c 是常量表达式const  int e = 10;std::array<int, e> a2;    // OK：e是常量表达式
}

输出：

d = 50

#include <iostream>
#include <array>struct S {static const int c;
};constexpr  int d = 10 * S::c; // 常量表达式，S::c还未定义
const int S::c = 5;      // 常量初始化int main()
{std::cout << "d = " << d << '\n';std::array<int, S::c> a1; // OK：S::c 是常量表达式
}

main.cpp:8:28: error: the value of 'S::c' is not usable in a constant expression8 | constexpr  int d = 10 * S::c; |                         ~~~^
main.cpp:5:22: note: 'S::c' was not initialized with a constant expression5 |     static const int c;|                      ^

#include <iostream>
#include <array>struct S {static const int c;
};const  int d = 10 * S::c; // 非常量表达式：S::c 此前无初始化器，此初始化发生晚于常量初始化
const int S::c = 5;      // 常量初始化，保证首先发生int main()
{std::cout << "d = " << d << '\n';std::array<int, S::c> a1; // OK：S::c 是常量表达式
//  std::array<int, d> a2;    // 错误：d 不是常量表达式
}