C++ 常數完全指南：const vs #define、類別常數與列舉常數

第 5 章 常數

常數是執行期恆定不變的識別符。C 用 #define（巨集常數），C++ 除 #define 外還有 const（const 常數）。

5.1 為何需要常數？

直接在程式碼寫死數字/字串（Magic Number）的弊端：

1. 可讀性差，自己與使用者都不知含義。
2. 多處重複輸入易出錯。
3. 修改時須多處同步，麻煩且易漏改。

規則 5-1-1：多次出現的數字/字串，盡量用語意直觀的常數表示。

#define MAX 100              // C 巨集常數
const int MAX = 100;         // C++ const 常數
const float PI = 3.14159;

5.2 const vs #define：const 完勝

1. 型別安全：const 常數有資料型別，編譯器可型別檢查；巨集常數無型別，僅文字替換，無型別檢查，且替換過程可能產生邊際效應錯誤。
2. 除錯支援：整合除錯工具可檢視 const 常數，無法檢視巨集常數。

規則 5-2-1：C++ 程式僅使用 const 常數，完全取代巨集常數。

5.3 常數定義規則

• 規則 5-3-1：需對外公開的常數放標頭檔，私有常數放實作檔開頭。便於管理可集中存放於共用標頭檔。
• 規則 5-3-2：相關常數間的關係應在定義中體現，勿給孤立值。

  const float RADIUS = 100;
  const float DIAMETER = RADIUS * 2;  // 體現關係
  

5.4 類別中的常數

欲讓常數僅在類別內有效，#define 因全域可見無法滿足。直覺用 const 修飾資料成員，但 const 資料成員僅在單一物件生命週期內為常數，對整個類別而言是可變的（不同物件可有不同值）。

const 資料成員限制

• 不可在類別宣告中初始化（編譯期物件未建立，不知值）。
• 只能在建構函式初始化列表中初始化：

class A {
    A(int size);
    const int SIZE;
};
A::A(int size) : SIZE(size) { ... }
A a(100); // a.SIZE = 100
A b(200); // b.SIZE = 200

真正的類別級常數：列舉常數

用 enum 實現整個類別恆定的常數：

class A {
    enum { SIZE1 = 100, SIZE2 = 200 }; // 列舉常數
    int array1[SIZE1];
    int array2[SIZE2];
};

• 優點：不佔物件儲存空間、編譯期求值、可作陣列大小。
• 缺點：隱含型別為整數、最大值有限、無法表示浮點數（如 PI=3.14159）。

浮點數類別常數無完美方案，常見做法：static const float PI = 3.14159f;（需在 .cpp 定義）或命名空間層級 const float PI = ...。