3、常量与作用域：字面常量、const关键字、constexpr常量表达式、宏定义（#define）、全局作用域、局部作用域、命名空间（namespace）基础

常量与作用域，说白了就是两件事：什么东西不能变，以及什么东西在哪儿能用。我刚开始学C++时，觉得这俩概念太简单了，不就是“固定值”和“花括号”嘛。结果后来在项目里被宏定义坑过一次，又被命名空间冲突折磨过一回……嗯，从那以后我再也不敢小看它们了。

今天咱们就把这块彻底捋清楚。你想想看，一个程序里变量满天飞，哪些是只读的？哪些只在某个函数里有效？哪些全局可见？搞明白这些，你写出来的代码才能既安全又清晰。

3.1 字面常量：最直接的“死值”

字面常量，就是直接写在代码里的值。比如 42、3.14、'A'、"hello"。它们没有名字，就是赤裸裸的数据。

我个人习惯把字面常量分成几类：

类型	示例	说明
整型字面量	42, 0xFF, 077	十进制、十六进制（0x）、八进制（0）
浮点字面量	3.14, 1.2e5	小数或科学计数法
字符字面量	'A', '\n'	单个字符，用单引号
字符串字面量	"hello", "C++"	多个字符，用双引号
布尔字面量	true, false	C++ 关键字
指针字面量	nullptr	空指针（C++11 起）

这里有个小坑：字符串字面量在C++里是 const char[] 类型，也就是说它本质上是个常量数组。我曾经试图修改字符串字面量的内容，结果程序直接崩溃——嗯，这是未定义行为，千万别干。

3.2 const 关键字：让变量变成只读

const 是C++里最常用的常量修饰符。它的意思很简单：这个变量一旦初始化，就不能再改了。

const int MAX_SIZE = 1024;
// MAX_SIZE = 2048;  // 编译错误！不能修改 const 变量

const double PI = 3.1415926;
// PI = 3.14;        // 同样不行

我在项目中见过不少新手把 const 当成“可有可无”的装饰。其实不然。你想想看，一个函数如果接受一个 const & 参数，调用者就知道这个参数不会被修改，读代码的人也能放心。这就是一种契约。

另外，const 还可以修饰指针，这里容易搞混：

int value = 10;
const int* p1 = &value;   // 指向 const int 的指针：不能通过 p1 修改 value
int* const p2 = &value;   // const 指针：p2 本身不能指向别处
const int* const p3 = &value; // 两者都 const

怎么记？我有个笨办法：从右往左读。比如 const int* —— “pointer to const int”，指针指向的东西是 const。而 int* const —— “const pointer to int”，指针本身是 const。

3.3 constexpr 常量表达式：编译期就定下来

constexpr 是C++11引入的关键字，它比 const 更严格。它要求变量的值在编译期就能算出来。说白了，就是让编译器帮你把常量算好，运行时直接拿来用。

constexpr int SQUARE(int x) {
    return x * x;
}

constexpr int result = SQUARE(5);  // 编译期就算出 25
int arr[result];                   // 可以用作数组大小

我记得有一次在嵌入式项目里，需要定义一些查表用的常量数组。如果用 const，有些编译器会在运行时才初始化，浪费RAM。换成 constexpr 后，所有数据都放在只读区，既省空间又安全。

简单总结：const 是“运行时只读”，constexpr 是“编译期常量”。能用 constexpr 的地方，尽量用它。

3.4 宏定义（#define）：预处理阶段的文本替换

宏定义是C语言的老遗产，C++里依然能用。它本质上是预处理阶段的文本替换，跟编译器没什么关系。

#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

int area = PI * r * r;
int bigger = MAX(x, y);

嗯，这里我要多说几句。宏定义虽然方便，但坑特别多。我曾经在项目里遇到过一个bug：

#define SQUARE(x) x * x
int result = SQUARE(2 + 3);  // 期望 25，实际得到 2 + 3 * 2 + 3 = 11

看到了吗？因为宏只是文本替换，没有括号保护，优先级全乱了。所以写宏的时候，参数和整个表达式都要加括号。但即使这样，宏还是有很多问题：没有类型检查、不能调试、容易污染命名空间。

3.5 全局作用域与局部作用域

作用域，说白了就是名字的可见范围。C++里最常见的就是全局作用域和局部作用域。

• 全局作用域：在所有函数和类之外定义的名字，从定义点开始到文件末尾都可见。
• 局部作用域：在函数内部或块语句（花括号内）定义的名字，只在那个块里有效。

#include <iostream>

int globalVar = 100;  // 全局作用域

void func() {
    int localVar = 200;  // 局部作用域
    std::cout << globalVar << std::endl;  // 可以访问全局
    // std::cout << localVar2;  // 错误！localVar2 还没定义
    {
        int innerVar = 300;  // 更内层的局部作用域
        std::cout << innerVar << std::endl;
    }
    // std::cout << innerVar;  // 错误！innerVar 已超出作用域
}

int main() {
    func();
    std::cout << globalVar << std::endl;  // 可以
    // std::cout << localVar;  // 错误！localVar 在 func 内部
    return 0;
}

这里有个容易忽略的点：全局变量和局部变量同名时，局部变量会隐藏全局变量。我见过有人写出这样的代码：

int value = 1;
void test() {
    int value = 2;
    std::cout << value;  // 输出 2，全局的 value 被隐藏了
    // 想访问全局 value？用 ::value
    std::cout << ::value;  // 输出 1
}

我个人不太建议滥用全局变量。全局变量让代码的依赖关系变得隐晦，多线程下更是灾难。如果非要用，记得加 const 或者用命名空间包起来。

3.6 命名空间（namespace）基础

命名空间就是为了解决名字冲突的。你想啊，如果两个库都定义了一个 Logger 类，没有命名空间的话就炸了。

namespace MyProject {
    int value = 42;
    void print() {
        std::cout << "MyProject::print()" << std::endl;
    }
}

namespace YourProject {
    int value = 100;
    void print() {
        std::cout << "YourProject::print()" << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::cout << MyProject::value << std::endl;   // 42
    std::cout << YourProject::value << std::endl; // 100
    MyProject::print();
    YourProject::print();
    return 0;
}

使用 using 可以偷懒：

using namespace MyProject;  // 之后可以直接用 value、print
// 但小心！如果同时 using 两个命名空间，冲突又回来了

命名空间还可以嵌套：

namespace A::B::C {  // C++17 语法
    int x = 10;
}
// 等价于 namespace A { namespace B { namespace C { int x = 10; } } }

我个人习惯把项目中的所有代码放在一个顶层命名空间里（比如 namespace myapp），然后按模块分内层命名空间。这样既避免了冲突，也让代码结构更清晰。

知识体系总览

下面这张图把本章的核心概念串起来了。你可以看到常量从字面量到编译期常量的演进，以及作用域从全局到局部的层次关系。

小结

常量与作用域，看似基础，但贯穿了整个C++编程。我见过太多因为 const 漏写导致的意外修改，也见过因为命名空间冲突导致的编译错误。记住一句话：能加 const 就加，能用命名空间就包，能不用宏就不用。这样写出来的代码，你自己看着舒服，别人维护也省心。

好了，这一章就到这里。下一章我们会深入函数与重载，到时候再聊。

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