C++ 宏定义和const区别 C++ 预处理替换与编译期类型检查【理论】

宏定义在预处理阶段纯文本替换，无类型、无作用域、不参与编译检查；const变量具类型和地址，可调试；constexpr是现代c++推荐的编译期常量方案，类型安全且支持编译期计算。

宏定义在预处理阶段就被替换了，根本没机会参与类型检查

预处理器只做纯文本替换，#define PI 3.14159 后，所有 PI 都被无差别替换成 3.14159，连括号都不加。它不占内存、没有作用域、不经过编译器语义分析——所以 sizeof(PI) 是非法的（预处理后变成 sizeof(3.14159)，但这是字面量，不是对象），而 auto x = PI; 中的 x 类型由字面量推导为 double，但这个过程发生在替换之后，和宏本身无关。

常见错误现象：

• #define MAX(a,b) a > b ? a : b 导致 MAX(i++, j++) 展开成 i++ > j++ ? i++ : j++，副作用执行两次
• #define FLAG 1 和 int FLAG = 2; 在同一作用域不报错（宏先被删了），但逻辑混乱
• 调试时无法对宏名设断点，ide 里看不到“变量”定义位置

const 变量是真正的编译期常量（满足条件时），有类型、有地址、能进符号表

const double PI = 3.14159; 声明了一个具有 double 类型的左值，有内存地址（除非被优化掉），支持取址 &PI，可参与模板推导、用作数组维度（若为字面量常量表达式）、能出现在 switch 的 case 中（前提是是 constexpr 或整型字面量常量表达式）。

但注意：不是所有 const 都是编译期常量：

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• const int x = rand(); —— 运行期初始化，只是不可修改，不能用于模板非类型参数
• const int y = 42; —— 满足常量表达式要求，等价于 constexpr int y = 42;（C++17 起隐式 constexpr）
• extern const int z; —— 外部链接，定义在别处，编译器通常无法在本翻译单元确认其值，不能用于需要常量表达式的地方

用 constexpr 替代宏才是现代 C++ 的正确姿势

宏该退场了。真正需要编译期常量的地方，优先用 constexpr：

• constexpr double PI = 3.1415926535; —— 类型安全、可调试、支持 sizeof、能用于所有常量表达式上下文
• constexpr int square(int x) { return x * x; } —— 函数也能编译期求值，宏函数做不到泛型和重载
• template Struct Array { int data[N]; }; —— 模板参数必须是常量表达式，Array 错（PI 是 double），但 Array 对（返回 int）

宏只剩少数场景还必要：条件编译（#ifdef）、头文件卫士（#pragma once 或 #ifndef XXX_H）、字符串化（#__FILE__）、连接符（# 和 ##）——这些是预处理器专属能力，constexpr 无法替代。

调试和符号信息差异直接影响开发体验

你用 gdb 调试时，print PI 会提示 “no symbol”，因为宏早已消失；而 print PI_const（对应 const double PI_const = ...）能正常显示值、类型、地址。IDE 的跳转、重命名、查找引用等功能对宏完全失效，但对 const 和 constexpr 变量完全支持。

容易被忽略的一点：const 变量默认内部链接（Static），而宏没有链接属性概念——这意味着多个源文件里定义同名 const int x = 1; 不会链接冲突，但宏定义重复可能导致意外覆盖或警告。反过来，如果真需要外部链接的编译期常量，得显式写 extern constexpr int x = 1; 并在某处定义。