C++常量的最佳实践

C++ Best practices for constants

本文关键字：最佳 常量 C++      更新时间：2023-10-16

我有一大堆常量，我想在代码的不同部分访问它们，但我想作为一个整体轻松访问它们：

static const bool doX = true;
static const bool doY = false;
static const int maxNumX = 5;

等等。

所以我创建了一个名为"constants.h"的文件，并将它们全部粘贴在其中，并#将其包含在任何需要知道常量的文件中。

问题是，这在编译时非常糟糕，因为每次我更改常量时，常量.h引用的所有文件都必须重新生成。（而且，据我所知，由于它们是静态的，每次在新的.cpp中包含常量.h时，我都会在代码中生成doX/doY/maxNumX的副本，这会导致编译的EXE中浪费数千字节的空间——有什么办法可以看到这一点吗？）。

所以，我想要一个解决方案。如果可能的话，它不是"只在使用常量的文件中声明常量"。

有什么建议吗？

唯一的选择是将常数设为extern，并在另一个.cpp文件中定义它们，但您将失去优化的潜力，因为编译器在编译每个.cpp`时不知道它们的值。

顺便说一句，不要担心大小的增加：对于积分类型，常量很可能直接内联在生成的机器代码中。

最后，static不是必需的，因为默认情况下，const全局变量是C++中的static。

您在标头中将它们声明为extern，并在实现文件中定义它们。

这样，当您想要更改它们的值时，您可以修改实现文件，而不需要完全重新编译。

变体中的问题与编译无关，而是与逻辑有关。它们不会是全局变量，因为每个翻译单元都有自己的变量副本。

编辑：

C++风格的方法实际上是将它们封装在一个类中：

//constants.h
class Constants
{
public:
   static const bool doX;
   static const bool doY;
   static const int maxNumX;
}
//constants.cpp
const bool Constants::doX = true;
const bool Constants::doY = false;
const int Constants::maxNumX = 5;

我认为你的基本假设是错误的。

你的其他标题通常是通过把一起工作的内容放在一起来组织的。例如，一个类及其相关方法，或者两个类之间存在严重的相互关联。

为什么要将所有常量分组在一个标头中？这没有道理。简单地包含每一个依赖项，这和"global.h"标头一样糟糕。

通常，常数是在特定的上下文中使用的。例如，用作特定函数标志的枚举：

class File {
public:
  enum class Mode {
    Read,
    Write,
    Append
  };
  File(std::string const& filename, Mode mode);
  // ...
};

在这种情况下，这些常量与它们绑定到的类（甚至在类内）位于同一个头中，这是很自然的。

另一类常量是那些刚刚渗透到整个应用程序中的常量。例如：

enum class Direction {
  Up,
  Down,
  Right,
  Left,
  Forward,
  Backward
};

在游戏中，你想表达物体的移动方向。

在这种情况下，可以为这组特定的常量创建一个头文件。

如果你真的担心将这些文件分组在一起：

constants/
  Direction.hpp
  Sandwich.hpp
  State.hpp

当您添加一个常量时，您将巧妙地避开重新编译整个应用程序的问题。。。不过，如果你需要的话，你只需支付一次费用，这比你在剩下的工作中不得不忍受的错误设计要好。

这种用法有什么问题
不要在头文件中声明static类型，它不会做你认为它会做的事情。

当您在头文件中声明静态时，会在每个翻译单元（TU）中创建该变量的副本，其中包含该头文件，因此每个TU都会看到不同的变量，这与您期望的全局变量相反。

建议的解决方案：
您应该在头文件中将它们声明为extern，并在一个cpp文件中定义它们，同时在要访问它们的每个cpp文件中将头与extern一起包含。

阅读良好：
我应该如何使用extern

另一种最适合编译时（但运行时开销较小）的方法是通过类中的静态方法访问常量。

//constants.h
class Constants
{
public:
  static bool doX();
  static bool doY();
  static int maxNumX();
};
//constants.cpp
bool Constants::doX() { return true; }
bool Constants::doY() { return false; }
int Constants::maxNumX() { return 42; }

这种方法的优点是，只有在头中添加/删除/更改方法的声明时，才能重新编译所有内容，而更改任何方法返回的值只需要编译constants.cpp（当然还有链接）。

与大多数事情一样，这可能是最好的，也可能不是最好的，这是你的特殊情况，但这是另一个需要考虑的选择。

直接的方法是创建非常量符号：

const bool doX = true;
const bool doY = false;
const int maxNumX = 5;

编译器将用给定的值替换这些值。这是最有效的方法。当然，这也会导致在修改或添加值后立即重新编译。但在大多数情况下，这不应该引起实际问题。

当然有不同的解决方案：

  • 使用static const s（或静态常量类成员），可以在不重新编译所有引用文件的情况下修改值，但因此，这些值保存在常量数据段中，该数据段将在运行时调用，而不是在编译时解析。如果运行时性能没有问题（就像90%的典型代码一样），那没关系

  • 直接的C++方法是使用类enums，而不是全局常量标识符（正如我的Mathieu所指出的）。这更符合类型安全性，除此之外，它的工作原理与const类似：符号将在编译时解析。

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