编程语言中常量（Constant）简介

编程语言中常量（Constant）简介

编程语言中，常量（Constant）是程序中固定不变的值，它们在定义后不能被修改。“不能被修改”意味着在常量的生命周期内，它的值是不可变的，你不能再给它赋予一个新的值，换句话说，常量和值的绑定关系不能改变，即常量只能在定义时赋值，之后不能再赋值。

下面更明晰的说法：

在编程语言中，常量（Constant）是与值的绑定关系不可改变的标识符。这意味着常量必须在定义时（或在编译时）赋值，且一旦赋值后，就不能再被重新赋予新的值。对于基本数据类型，这通常意味着常量的值在整个程序运行期间都不会改变。

对于复杂数据类型（如对象或数组），常量通常保证变量标识符指向的引用不会改变，但对象或数组内部的内容是否可以修改则取决于具体的编程语言规则和语义。例如：

• 在某些语言中，如Java，使用final关键字声明的对象引用不能指向另一个对象，但对象内部的状态是可以改变的。
• 在JavaScript中，使用const声明的对象或数组不能被重新赋值，但可以修改其内部元素。

常量的具体行为和特性取决于所使用的编程语言，但通常它们具有以下共同点：

1. 不变性：一旦常量被初始化，它的值就不能被改变。这意味着在程序的执行过程中，常量的值是固定的。
2. 初始化：常量通常在声明的时候就需要被初始化，或者在编译时就确定其值。
3. 作用域：常量可以有不同的作用域，例如局部常量或全局常量，这取决于它们声明的位置。
4. 类型：常量可以是任何数据类型，包括基本数据类型（如整数、浮点数、字符等）和复杂数据类型（如对象、数组等）。
5. 语义：在某些语言中，常量的语义可能不仅限于防止变量的重新赋值，它还可以意味着对应的内存内容是不可变的。这通常适用于基本数据类型的常量。

对于复杂数据类型（如对象或数组），常量的定义可能仅限于引用或指针的不变性，而不是对象内容的不变性。在这种情况下，虽然你不能将常量重新指向另一个对象或数组，但你可能可以修改对象或数组内部的元素。

下面是几种不同的编程语言中，常量定义情况：

Python

在Python中，并没有内置的常量类型，但通常使用全大写的变量名来表示常量。尽管这样的变量可以被重新赋值，但按照约定，全大写的变量名表示这个值应该被视为常量，不应该被修改。例如：

MAX_VALUE = 100

JavaScript

在JavaScript中，const关键字用于声明常量，并且也必须在声明时初始化。如果尝试声明一个const常量而不初始化，将会导致一个语法错误。例如：

const MY_CONSTANT = 10; // 正确的初始化

// MY_CONSTANT = 20; // 这会导致运行时错误

当使用const声明一个对象时，对象的属性值是可以被修改的，因为const仅保证变量名指向的引用不会改变，而不是对象内容的不变性。例如：

const MY_OBJECT = { key: "initial value" };

MY_OBJECT.key = "new value"; // 这是允许的

为了创建一个真正不可变的对象，可以使用Object.freeze()方法。Object.freeze() 方法可以冻结一个对象，这意味着你不能再给这个对象添加新的属性，不能删除已有的属性，也不能修改已有属性的可枚举性、可配置性、可写性，以及不能修改已有属性的值。被冻结的对象是一个不可变的常量对象。

下面是一个使用 Object.freeze() 方法的例子：

const MY_OBJECT = {
  key: "initial value"
};

// 冻结对象
Object.freeze(MY_OBJECT);

// 尝试修改对象的属性
MY_OBJECT.key = "new value"; // 这不会有任何效果，因为对象被冻结了

或者，使用Object.defineProperty()来定义一个不可写的属性。这里是一个使用Object.defineProperty()的例子：

const MAX_VALUE = {};
Object.defineProperty(MAX_VALUE, "value", {
  value: 100,
  writable: false, // 不能写入
  enumerable: true, // 可枚举
  configurable: false // 不能配置
});

MAX_VALUE.value = 200; // 这不会有任何效果，因为属性是不可写的

上面的代码中，MAX_VALUE对象的value属性被设置为不可写，所以尝试修改它将不会有任何效果。这样，你就能在JavaScript中创建一个真正的常量属性。但请注意，Object.defineProperty()是针对对象属性的，而不是变量本身。

C++

在C++中，常量可以使用const关键字定义，并且通常需要在声明时初始化。不过，对于类的成员常量，你可以在构造函数的初始化列表中进行初始化。例如：

const int MyConstant = 10; // 正确的初始化

// MyConstant = 20; // 这会导致编译错误

class MyClass {
   const int MyMemberConstant;

   public:
       MyClass(int value) : MyMemberConstant(value) { // 在构造函数中初始化

       // MyMemberConstant = value; // 这会导致编译错误
   }
};

C++11引入了常量表达式（constexpr）的概念。C++11标准引入了常量表达式（constexpr）的概念。这允许在编译时进行表达式求值，从而可以用于任何需要编译时常量值的场合，比如数组大小、整数模板参数等。例如：

constexpr int mf = 20;  //20是常量表达式

constexpr int limit = mf + 1; // mf + 1是常量表达式

使用constexpr关键字还可以声明函数或对象构造函数，在编译时就能返回一个常量表达式，只要其参数也是常量表达式。这样，编译器可以验证表达式是否满足常量表达式的要求，并在编译时进行计算。

例如，下面是一个constexpr函数的示例：​
constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    constexpr int val = square(10); // 在编译时计算为100
}
在上面的代码中，square函数被声明为constexpr，这意味着当其参数是常量表达式时，它可以在编译时被求值。因此，在main函数中，val被初始化为square(10)的结果，即100，并且这个计算是在编译时完成的。

Java

在Java中，常量通常是使用final关键字定义的。对于基本类型和引用类型，final变量可以在声明时初始化，也可以在构造函数中初始化（如果是类的成员变量）。但是，一旦final变量被初始化，它的值就不能被改变。例如：

final int MyConstant = 10; // 正确的初始化

// MyConstant = 20; // 这会导致编译错误

class MyClass {
   final int MyMemberConstant;

   MyClass(int value) {
       MyMemberConstant = value; // 在构造函数中初始化

       // MyMemberConstant = 30; // 这会导致编译错误
   }
}

C#

在C#中，常量使用const关键字定义，并且必须在声明时初始化。一旦常量被赋值，它的值就不能改变。例如：

const int MyConstant = 10; // 正确的初始化

// MyConstant = 20; // 这会导致编译错误