C中的符号常量

Question

考虑使用宏、枚举常量和常量对象的符号常量。 在宏中，作用域是全局的，不能局限于局部作用域，这是一个主要缺点。 枚举常量不能用于整数以外的情况，枚举常量不能用float或long表示。 const 对象可以具有本地范围，可以用不同的数据类型表示。 但是在 c 中声明“int const a”或“const int a”会使值成为常量，并且在 c 中不允许使用 int buffer[a]。但在 c++ 中允许使用 int buffer[a]，因为它需要“const a” " 仅作为编译器常量。

尽管提到了这些缺点，但它们中的大多数通常更喜欢将符号常量定义为枚举常量而不是 const 对象。

我无法理解下面的说法，即 const 对象会导致性能下降。它是如何导致的。请帮助我理解..

const 对象的问题是它们可能会导致性能 枚举常量避免的惩罚。

Answer 1

用const 声明的对象不是常量（更准确地说，它的名称不是常量表达式）。 const 关键字并不意味着“恒定”，它意味着“只读”。所以给定：

const int answer = 42;
printf("The answer is %d\n", answer);

原则上，printf 调用的评估需要先从存储中获取answer 的值，然后再将其传递给printf 函数。

但事实上，任何物有所值的编译器（即使它是免费的）都会优化对answer 的引用，因此 printf 调用产生的机器代码与

printf("The answer is %d\n", 42);

(gcc 使用-O1 或更好的方法来执行此操作。如果您没有指定-O...，那么代码实际上会获取对象的值 - 但是如果您不要求优化，您就是在告诉你不太关心性能的编译器。）

（一个非常聪明的编译器可以生成等价于

的代码

puts("The answer is 42");

.)

真正的区别在于名称answer 不能在需要常量表达式的上下文中使用。例如，case answer: ... 在 C++ 中是合法的，但在 C 中是非法的。

请注意，int arr[answer]; 实际上是合法的，至少在 C99 中是合法的，它允许可变长度数组。如果您写了，那将同样合法

const int answer = rand() % 100 + 1;

但 VLA 只能具有自动存储期限，因此不能在文件范围内或使用 static 关键字声明它们。

至于enum 把戏：

enum { answer = 42; }

这确实使answer 成为一个常量表达式，但它仅限于int 类型的值（C 枚举常量总是int 类型）。有些人可能会争辩说这是对enum 功能的滥用。是的，但我不会让这困扰我。

因此，const int answer = 42; 与#define answer 42 相比可能有性能损失，但实际上它只会限制您可以使用它的上下文。

Answer 2

您看到的一些旧信息在过去某个时候是真实的，但不再完全准确。不幸的是，以下定义常量的简单方法之间存在许多差异：

1. static const int CONSTANT = 10;

   缺点：它不能在“常量表达式”中使用，因此对于具有静态存储持续时间的数组或 switch 语句中的情况，您将无法将其用于数组大小。

2. enum { CONSTANT = 10 };

   缺点：不能有int以外的类型。例如，1U << 31 不能严格移植到具有 32 位 int 的系统，1ULL << 48 可能会在许多系统上中断。没有地址。

3. #define CONSTANT 10

   缺点：它与调试器的交互很差，并且会干扰正常的 C 范围规则。没有地址。

在现代编译器中，所有这三个应该具有完全相同的运行时性能属性。所以，不用担心性能。

注意：这不适用于以下情况：

const int CONSTANT = 10;

无论你是否使用它，它都可能会在内存中获得一个地址，除非你有一个非常花哨的链接器，带有链接时优化（大多数人没有）。

Answer 3

我想我理解你引用的那句话。考虑一下：枚举常量是生成的机器代码中的立即值，并且这些值通常比必须从内存中实际读取的值更快地读取。

const int a = 7;

实际上是一个 int 存储在某处，必须从那里读取。在例如x86机器码，读作：

MOV  EAX,[a]

这是一个真正的内存访问。 OTOH，一个类似的枚举

enum X { a=7, b, c };

被读取为立即值

MOV  EAX,7

这通常更快，在其他 CPU 中也是如此。

我猜这就是你引用的那一行的意思。

当然，一个好的编译器实际上可以推断出const int a = 7; 的值永远不会改变，因此它可以将该值作为实际执行MOV EAX,7 的发出机器代码，但不能保证这一点。枚举是直接值，因此可以保证这样使用。