C语言常量详解 上

在C语言中，常量是程序中不可改变的固定值，其值在程序执行期间保持不变。常量为程序员提供了一种有效管理和维护数据的方式，通过引入不可变的值，增加了代码的稳定性和可维护性。在本文中，我们将深入探讨常量的概念、作用以及在C语言编程中的重要性。

一 常量的基本概念及分类

在 C 语言中，常量是一种固定的数值或标识符，其值在程序执行期间保持不变。常量主要分为字面常量、使用 const 关键字的常量、符号常量和枚举常量。

1. 字面常量：

概念： 直接出现在代码中的数值，例如整数、浮点数、字符或字符串，不需要声明，如 42、3.14、‘A’、“Hello”。

类比： 想象你在写一本书，直接在文本中写下一些具体的数字、字母或单词。

解释： 这些直接写入文本的内容就像代码中的字面常量。它们是直接给定的值，不需要额外的声明，就像书中的文字一样。

2. 使用 const 关键字的常量：

概念： 通过 const 关键字声明的具有常量特性的变量，使其值不可修改，如 const int MAX_VALUE = 100。

类比： 想象你有一个宝箱，里面有一块金块，但你不能改变这块金块的形状或重量。

解释： 这块金块就像使用const关键字声明的常量。它是一个固定的值，不能在后续代码中更改，就像金块的形状和重量是固定的一样。

如：

const int MAX_VALUE = 100

3. 符号常量：

概念：通过 #define 预处理指令定义的标识符，用于表示一个固定值，提高代码的可读性和可维护性

类比： 想象你有一本笔记本，其中有一些重要的规则或数值，你在笔记本的第一页上用大字写下这些规则。

解释： 这些在笔记本开头写下的规则就像使用#define定义的符号常量。它们是为了提高可读性和可维护性而定义的，就像笔记本上的大字让人更容易找到关键信息一样。

如：

#define MAX_SIZE 100
#define PI 3.141592

4. 枚举常量：

概念：通过 enum 关键字定义的一组常量，它们通常表示相关的命名值。

类比： 想象你有一个颜色选择器，上面有一组命名的颜色选项，如“红色”、“绿色”等。

解释： 这个颜色选择器就像使用enum定义的枚举常量。每个颜色都有一个特定的名称，就像一周中的每一天都有一个特定的名称一样。

如：

enum Weekdays {
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY
};

在这里，MONDAY、TUESDAY 等就是枚举常量，它们代表了一周中的不同天。

二 常量的存储方式

在C语言中，常量的存储方式主要取决于常量的类型。常量可以分为字面常量（如整数、浮点数、字符、字符串等）、符号常量（使用#define定义的常量）和枚举常量。以下是它们的存储方式：

字面常量：

存储方式：
字面常量通常直接存储在程序的代码段（text segment）中。 这是一个固定的区域，存储程序的机器代码。字面常量的值在编译时就已经确定，不会发生改变，因此可以被安全地存储在代码段中。

类比：
想象你有一本不可改变的书。

解释：
这本书就像代码段中的字面常量。书的内容在一开始就已经确定，不能改变，而书本本身就是存放这些内容的地方。这本书就好比字面常量，其值在编译时确定，并安全地存储在代码段中。

使用 const 关键字的常量：

存储方式：
通过 const 关键字声明的常量可能会被分配存储空间，具体取决于它们的使用方式。
如果 const常量在函数内部定义，并且未被取地址或使用extern关键字声明，编译器可能会将其视为编译时常量，直接将其值嵌入到使用该常量的代码中，而不分配存储空间。
如果在全局范围或使用extern声明，编译器可能为其分配存储空间。

类比：
想象你有一个永远不变的规则，例如“一天有24小时”。

解释：
这个规则就像使用const关键字声明的常量。如果这个规则在某个函数内部使用，并且不会被取地址或在其他地方声明为extern，编译器可能会将其视为编译时常量，直接将其值嵌入到使用它的代码中，就像这个规则会直接嵌入到使用它的地方一样。如果在全局范围或使用extern声明，编译器可能为其分配存储空间，就像这个规则可能在某个地方被明确存储一样。

符号常量：

存储方式：
符号常量使用#define定义，它们在预处理阶段被替换为其具体的值。因此，符号常量在程序的代码段中，就像字面常量一样，因为它们的值在编译时就已经确定。

类比：
假设你有一个门牌号为 #define HOME_NUMBER 123 的房子。

解释：
这个门牌号就像在代码段中使用#define定义的符号常量。
在程序中，编译器会在预处理阶段将这个门牌号替换为具体的值，就像符号常量在文本段中的值在编译时就已经确定一样。

枚举常量：

存储方式：
枚举常量表示一组命名的整数值，它们在内存中的存储方式通常是整数值。编译器会为枚举常量分配存储空间，通常是整数的大小。 这些值可以被存储在程序的数据段（data segment）中。

类比：
想象你有一个颜色的选择器，其中包含了红、绿、蓝等不同的颜色选项。

解释：
这个颜色选择器就像程序中的枚举常量。每个颜色都有一个整数值与之关联，就像枚举常量在内存中通常以整数值存储一样。这些值可以被存储在程序的数据段中，就像颜色选择器存储不同颜色的整数值。

程序的代码段概念：

在计算机程序的内存布局中，程序的代码段（text segment）是一部分用于存储可执行代码的内存区域。它也被称为代码区、文本段或只读代码段。在这个区域内存储着程序的机器语言指令，即由编译器生成的可执行二进制代码。

具体来说，代码段包含了程序的指令集，这些指令用于执行程序的各种操作。这些指令在程序运行时被读取并执行。代码段通常是只读的，这是因为程序在运行时不应该修改自身的指令集。这有助于确保程序的完整性和安全性。

在代码段中存储的内容包括函数、控制流语句和其他程序结构的机器指令。当程序启动时，操作系统会将代码段加载到内存中，并将程序计数器设置为代码段的起始地址，从而开始执行程序的指令。

总的来说，代码段是程序的一部分，用于存储可执行代码，它在程序运行时被加载到内存中，并包含了程序的机器语言指令。这是计算机程序执行的基础。

三 c语言常量和变量的具体区别

1.可变性（Mutability）：

变量： 变量是可以被修改的，其值可以在程序执行过程中改变。

常量： 常量是不可变的，其值在程序运行过程中不能被修改。

2.声明方式（Declaration）：

变量： 变量在使用前需要被声明，并分配一块内存用于存储数据。例如，int x; 声明了一个整数变量x。

常量： 常量通常在程序中直接使用或通过宏定义、enum、const等方式声明。例如，const int MAX_SIZE = 100;
定义了一个整数常量MAX_SIZE。

3 存储方式（Storage）：

变量： 变量在内存中有一个地址，它的值存储在该地址上。

常量： 常量的值可能被编译器直接嵌入到程序中，而不一定占用内存。

4 使用方式（Usage）：

变量： 用于存储和操作可变的数据。

常量： 用于表示固定的、不可变的值，例如数学常数、程序中固定的限制等。

5 命名规则（Naming）：

变量： 变量有命名规则，可以根据需求进行自定义。

常量： 常量通常使用大写字母命名，以便在代码中容易识别。

6 作用域（Scope）：

变量： 变量的作用域可以是全局的或局部的，取决于其声明的位置。

常量： 常量的作用域也可以是全局或局部，取决于其声明的位置。

总体而言，变量是用于存储和处理可变数据的标识符，而常量是表示固定值、不可变的标识符。在C语言中，使用它们的方式和目的各不相同。

我们可以将货币作为一个很好的例子来进行类比。

货币的数量（变量）：
假设你手中有一些现金，这个数量是可以改变的。你可以花钱购买物品，也可以收到工资或其他收入增加你手中的现金数量。这就类似于在编程中使用变量来存储可变的值。

货币的面值（常量）：
然而，货币的面值是一个常量。例如，一张10美元的钞票始终价值10美元，无论你持有它多长时间或在哪里使用它，这个价值都不会改变。这类似于在编程中使用常量来表示一个固定的值，无法在程序执行过程中更改。

让我们通过一个简单的例子来看看C语言常量和变量的区别。

#include 

int main() {
    // 变量示例
    int x = 5; // 声明一个整数变量x，并赋值为5
    printf("变量 x 的值：%d\n", x);

    x = 10; // 修改变量x的值
    printf("修改后，变量 x 的值：%d\n", x);

    // 常量示例
    const int MAX_SIZE = 100; // 声明一个整数常量MAX_SIZE，并赋值为100
    printf("常量 MAX_SIZE 的值：%d\n", MAX_SIZE);

    // 尝试修改常量的值（这将导致编译错误）
    // MAX_SIZE = 200; // 错误，常量不能被修改

    return 0;
}

在这个例子中：

• x 是一个整数变量，可以在程序执行过程中改变其值。
• MAX_SIZE 是一个整数常量，其值在程序运行过程中不能被修改。

通过这个例子，你可以看到变量是可以在程序执行中改变的，而常量一旦被赋值就不能被修改。这突显了常量的不可变性，而变量则具有可变性。