3.2 认识常量

在一段程序运行过程中，始终不发生改变的量，称之为常量。在C++语言中常量是个固定值，也就是说常量值在定义后不能进行修改。

3.2.1 什么是常量

在一些C++程序中，会见到以下类似的语句：

    int  a=5;
    char  c='X';

这段语句中，“5”和“X”就是常量，在程序执行期间不会改变。为了解常量，下面看一个简单的例子。

【例3-1】编写程序，输出几个常量。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-1.cpp”的Project1文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】在本例中有5个常量，分别是字符串“How do you do?”、69、3.4、字符“'Y'”和字符串“Lets go to school”，它们在程序运行过程中就是最初输入时的数值，不会发生变化，输出时是原样输出。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-1所示。

图3-1 常量

3.2.2 数值常量

数值常量就是通常所说的常数。在C++中，数值常量是区分类型的，从字面形式即可识别其类型。数值常量数据可以是正数，如33、8、0.68等，也可以是负数，如-5、-89、-98.76等，当然也可以是0。如果是负数，一定要带上符号“-”；如果是正数，可以不带符号“+”，当然也可以带上符号“+”。

1. 整型常量（整数）的类型

在C++语言中，整型数据即为整数，是不包含小数部分的数值型数据，以二进制形式进行存储。整型数据可分为有符号基本整型、无符号基本整型、有符号短整型、无符号短整型、有符号长整型以及无符号长整型。

例如：

注意：方括号中的关键字可以省略，例如[signed] int可以写成int。

整数常量也可以带一个后缀，后缀是U和L的组合，U表示无符号整数（unsigned），L表示长整数（long）。后缀可以是大写，也可以是小写，U和L的顺序任意。

【例3-2】编写程序，输出几个整型常量。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-2.cpp”的Project2文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例输出4个带后缀的整数常量以及每个常量的类型。

注意：不能重复后缀，例如：

    032UU          /*非法的*/

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-2所示。

图3-2 整数常量

整数常量可以是十进制、八进制或十六进制的常量。前缀指定基数：0x或0X表示十六进制，0表示八进制，不带前缀则默认表示十进制。

【例3-3】编写程序，输出几个整型常量。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-3.cpp”的Project3文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例输出一个十进制的85，八进制的0213，十六进制的0x4b和0XFeel。

注意：八进制数是逢八进一，所以在数据中不能有8，例如：

    078                  //非法的:8不是八进制的数字

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-3所示。

图3-3 整数常量

2. 浮点数类型的常量

浮点常量由整数部分、小数点、小数部分和指数部分组成。可以使用小数形式或者指数形式来表示浮点常量。

（1）十进制小数形式。

当使用小数形式表示时，必须包含整数部分、小数部分，或同时包含两者。

例如：

    21.456
    -7.98

C++编译系统把用这种形式表示的浮点数一律按双精度常量处理，在内存中占8字节。如果在实数的数字之后加字母F或f，表示此数为单精度浮点数，如1234F、-43f，占4字节。如果加字母L或l，表示此数为长双精度数（long double），在Visual Studio 2017中占8字节。

（2）指数形式。

一个浮点数可以写成指数形式，如6.28745可以表示为0.628745*101、6.28745*100等形式。在程序中应表示为：0.628745e1、6.28745e0、62.8745e-1、628.745e-2，用字母e或E表示其后的数是以10为底的幂，如e12表示10的12次方。

【例3-4】编写程序，输出浮点类型的常量。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-4.cpp”的Project4文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例中输出了三个浮点型的数值常量。第5行表示输出正实数53.21，第6行表示输出负实数-98.76，第7行表示输出正实数6.28745。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-4所示。

图3-4 输出浮点型的常量

3.2.3 字符常量

字符常量就是把一个字符用单引号括起来。其中引号的作用是将字符与其他部分的分隔开来，并不是字符的一部分。

1. 普通的字符常量

用单引号括起来的一个字符就是字符型常量。如'x'、'&'、'5'、'Y'都是合法的字符常量，在内存中占1字节。

注意：

（1）字符常量只能包括一个字符，如'AB'是不合法的。

（2）字符常量区分大小写字母，如'X'和'x'是两个不同的字符常量。

（3）单引号“'”是定界符，而不属于字符常量的一部分。如cout<<'a';输出的是一个字母“a”，而不是3个字符“'a'”。

2. 转义字符常量

对于不可显示的或无法从键盘输入的字符，如回车符、换行符、制表符、响铃、退格等；另外，还有几个具有特殊含义的字符，如反斜杠、单引号和双引号等，C++提供了一种转义字符来表示。

例如，'\n'代表一个“换行符”。“cout<<'\n';”将输出一个换行，其作用与“cout<<endl;”相同。这种“控制字符”在屏幕上是不能显示的。在程序中也无法用一个一般形式的字符表示，只能采用特殊形式来表示。常用的转义字符见表3-2。

表3-2 常见转义字符表

3. 字符数据在内存中的存储形式及其使用方法

将一个字符常量存放到内存单元时，实际上并不是把该字符本身放到内存单元中去，而是将该字符相应的ASCII代码放到存储单元中。如果字符变量C1的值为'a'，C2的值为'b'，则在变量中存放的是'a'的ASCII码97，'b'的ASCII码98，如图3-5（a）所示，实际上在内存中是以二进制形式存放的，如图3-5（b）所示。

图3-5 字符数据在内存中的存储形式

既然字符数据是以ASCII码存储的，它的存储形式就与整数的存储形式类似。这样，在C++中字符型数据和整型数据之间就可以通用。一个字符数据可以赋给一个整型变量，反之，一个整型数据也可以赋给一个字符变量。也可以对字符数据进行算术运算，此时相当于对它们的ASCII码进行算术运算。

【例3-5】编写程序，字符变量与整型变量之间的转换。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-5.cpp”的Project5文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例中首先定义两个整型变量i和j，然后将字符型常量X与Y赋值给i和j。

第8行输出88和89，第9行输出字符A，第10行用转义形式输出ASCII码为十六进制表示的大小为42的字符，就是B，第12行用转义形式输出ASCII码为八进制数表示的大小为103的字符，就是C。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-6所示。

图3-6 字符变量与整型变量之间的转换

3.2.4 字符串常量

C++的字符串常量是用双引号括起来的字符序列，也就是用双撇号括起来的部分。如"abc"、"Hello!"、"a+b"、"Happy Birthday"都是字符串常量。字符串常量"abc"在内存中占4字节（而不是3字节），如图3-7所示。

图3-7 字符串常量在内存中的存储大小

编译系统会在字符串最后自动加一个'\0'作为字符串结束标志。但'\0'并不是字符串的一部分，它只作为字符串的结束标志。字符串常量与字符常量除了所使用的引号不同以外，最重要的区别是存储形式不同。系统会在字符串的末尾自动添加1个空字符'\0'，作为字符串的结束符，所以每个字符串的存储长度总是比其实际长度（字符个数）多1。

由双引号" "括起来的字符序列中的字符个数称为字符串的长度，字符串结束符'\0'并不计算在字符串的长度里（在定义字符串常量时，这个结束符不需要给出，C++语言会自动加上，但是存储时，空字符将会额外地占用1字节空间）。比较容易出错的是当字符串中出现转义字符时字符串长度的确定。

转义字符从形式上看是多个字符，而实际中它只代表一个字符，因此在计算字符串的长度时容易将它看成多个字符计入长度中。在控制台C++程序中为了使人机交互友好，一般会输出一些字符串常量起提示作用。

【例3-6】编写程序，计算三个数相乘的结果。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-6.cpp”的Project6文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】在代码中首先定义了4个变量x、y、z、m。然后使用cin给变量x、y、z赋值，通过公式“m=x*y*z;”。到第8行是将3个数相乘的结果赋值给m。第9行又是输出一个提示字符串，字符串中的第1个字符是一个转义字符换行，要不输出结果会与输入行紧连在一起。第11行输出3个数的乘积。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-8所示。

图3-8 三个数的乘积

3.2.5 符号常量

为了能够方便阅读代码，在C++程序设计中，常用一个符号名代表一个常量，称为符号常量。即以标识符形式出现的常量，也就是分配一个符号给这个常量，在以后的引用中，这个符号就代表了实际的常量，即带名字的常量。

在C++语言中允许将程序中的常量定义为一个标识符，这个标识符称为符号常量。符号常量必须在使用前先定义，定义的格式为：

#define  符号常量  常量

该语句中，符号常量定义命令一般要放在主函数main()之前。

    #define  PRICE  30

上述意思是用符号PRICE代替30。在编译之前，系统会自动把所有的PRICE替换成30，也就是说编译运行时系统中只有30而没有符号。

【例3-7】编写程序，符号常量。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“3-7.cpp”的Project7文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】在代码中使用预处理命令#define指定PRICE在本程序单位中代表常量30，此后凡在本程序单位中出现的PRICE都代表30，可以和常量一样进行运算。请注意符号常量虽然有名字，但它不是变量。它的值在其作用域（在本例中为主函数）内是不能改变的，也不能被赋值。如用赋值语句“"PRICE=40;"”给PRICE赋值是错误的。使用符号常量的好处是含义清楚，在需要改变一个常量时能做到“一改全改”。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图3-9所示。

图3-9 符号常量

符号常量的特点如下：

（1）符号常量不同于变量，它的值在其作用域内不能改变，也不能被赋值。

（2）习惯上，符号常量名用大写英文标识符，而变量名用小写英文标识符，以示区别。

（3）定义符号常量的目的是为了提高程序的可读性，便于程序的调试和修改。因此在定义符号常量名时，应尽量使其表达它所代表的常量的含义。

（4）对程序中用双引号括起来的字符串，即使与符号一样，预处理时也不做替换。