字面值常量

字面值是指直接写在代码中的值。例如：

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return 5;                     // 5 是整数字面值
bool myNameIsAlex { true };   // true 是 bool 字面值
double d { 3.4 };             // 3.4 是 double 字面值
std::cout << "Hello, world!"; // "Hello, world!" 是 C 语言风格的字符串字面值

字面值有时也被称为字面值常量，因为它们的值无法被重新定义（5 永远都表示整数值 5）。

字面值的类型

就像对象有类型一样，所有字面值也都有类型。字面值的类型是从字面值本身的值推导出来的。例如，一个整数（如 5）的字面值会被推断为 int 类型。

在默认情况下：

字面值后缀

如果字面值的默认类型无法满足需求，可以通过添加后缀来更改其类型：

大多数后缀是不区分大小写的。由于小写字母 L 在某些字体中看起来很像数字 1，因此一些开发者更偏好使用大写形式的后缀字面值。

整型字面值

整型字面值通常不需要加后缀，但以下是一些示例：

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#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 5 << '\n';  // 5 (无后缀) 是 int 类型 (默认情况)
    std::cout << 5L << '\n'; // 5L 是 long 类型
    std::cout << 5u << '\n'; // 5u 是 unsigned int 类型

    return 0;
}

在大多数情况下，即使初始化的是非 int 的整型变量，也可以直接使用不带后缀的 int 字面值：

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#include <iostream>

int main()
{
    int a { 5 };          // ok: 类型匹配
    unsigned int b { 6 }; // ok: 编译器会将数字转换为 unsigned int
    long c { 7 };         // ok: 编译器会将数字转换为 long

    return 0;
}

在这种情况下，编译器会把 int 转换为合适的类型。

浮点字面值

默认情况下，浮点字面值的类型是 double。要让它成为 float 字面值，应加上 F（或 f）后缀：

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#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 5.0 << '\n';  // 5.0 (无后缀) 是 double 类型 (默认情况)
    std::cout << 5.0f << '\n'; // 5.0f 是 float 类型

    return 0;
}

新手程序员常常对下面这条编译器警告感到困惑：

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float f { 4.1 }; // warning: 4.1 is a double literal, not a float literal

这是因为 4.1 没有后缀，所以字面值的类型是 double，而不是 float。当编译器判断字面值的类型时，它并不关心你后续会如何使用它（比如这里用它来初始化一个 float 变量）。由于字面值（double）的类型与要初始化的变量（float）的类型不一致，所以字面值必须先被转换为 float，然后才能用来初始化变量 f。把值从 double 转换为 float 可能会损失精度，因此编译器会发出警告。

解决办法是采用以下方式之一：

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float f { 4.1f }; // 使用 'f' 后缀让字面值是 float 类型
double d { 4.1 }; // 将变量类型改为 double

浮点字面值的科学计数法

声明浮点字面值有两种不同的方式：

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double pi { 3.14159 }; // 3.14159 是标准写法
double avogadro { 6.02e23 }; // 6.02 x 10^23 是科学计数法写法

在第二种形式中，指数后面的数字也可以是负数：

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double electronCharge { 1.6e-19 }; // 电子的电荷量为 1.6 x 10^-19

字符串字面值

在编程中，字符串是由一系列连续的字符组成的集合，用来表示文本（如名字、单词和句子）。

你写的第一个 C++ 程序可能就长这样：

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#include <iostream>
 
int main()
{
    std::cout << "Hello, world!";
    return 0;
}

“Hello, world!” 就是一个字符串字面值。字符串字面值使用双引号括起来，以便将其识别为字符串（而字符字面值则使用单引号括起来）。

由于程序中常常需要使用字符串，因此大多数现代编程语言都内置了基本的字符串数据类型。但由于历史原因，字符串在 C++ 中并不是一个基本类型。相反，它们是一种奇怪、复杂、难以使用的类型（我们会在后面的课程中详细介绍）。这样的字符串通常被称为 C 字符串或 C 风格字符串，因为它们继承自 C 语言。

关于 C 风格字符串字面值，有两点值得了解：

1. 所有的 C 字符串都有一个隐式的 null 结尾符。例如 “hello” 看起来只有 5 个字符，但实际上是 6 个：‘h’、’e’、’l’、’l’、‘o’ 和 ‘\0’（ASCII 码 0）。结尾的 ‘\0’ 是一个特殊字符，也就是我们所说的 null 结尾符，用来标记字符串的结束位置。

2. 与大多数其他字面值（它们只是值，而非对象）不同，C 字符串是一个 const 对象，在程序开始执行之前就存在，并一直存在到程序结束。这一点在介绍 std::string_view 时会详细讨论。

与 C 风格字符串字面值不同，std::string 和 std::string_view 字面值会创建临时对象。这些临时对象在创建之后立即被使用，并会在创建它们的完整表达式结束时被销毁。

魔数（Magic numbers）

魔数是指那些单看其字面值含义不明确、并且未来可能需要修改的字面值（通常是数字）。

下面是两条包含魔数的示例语句：

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constexpr int maxStudentsPerSchool{ numClassrooms * 30 };
setMax(30);

在这些上下文中，字面值 30 究竟是什么意思？在前一种情况下，你可能会猜它是每个班级的学生人数，但这并不显而易见。而在后者中，谁也说不清。我们只能去查看该函数的定义，才能知道它的作用。

在复杂的程序中，如果没有注释加以说明，就很难推断某个字面值到底代表什么。

使用魔数通常被认为是一种不好的做法，因为单看其值就难以判断它的用途，并且如果这个值需要被修改时还会带来问题。假设学校购置了新课桌，将班级规模从 30 人扩大到 35 人，程序就需要相应地进行修改。

为此，我们需要把一个或多个 30 更新为 35。但究竟是哪些字面值呢？maxStudentsPerSchool 初始值中的 30 看起来很明确。但作为 setMax() 参数的 30 呢？它是否与前一个 30 表达相同的含义？如果是，那就应该一起修改；如果不是，那就应该单独处理，否则可能会破坏程序的逻辑。如果进行全局搜索替换，就可能会在 setMax() 的参数不应被修改时意外地把它也改掉。因此，你必须检查代码中所有出现字面值 30 的地方（可能有几百处），再逐一确认是否需要修改。这会非常耗时（也容易出错）。

幸运的是，使用命名常量可以很容易地解决上下文不清晰和修改相关的问题：

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constexpr int maxStudentsPerClass { 30 };
constexpr int totalStudents{ numClassrooms * maxStudentsPerClass }; // 现在 30 的含义就很明确了

constexpr int maxNameLength{ 30 };
setMax(maxNameLength); // 这里的 30 显然是另一个含义

常量的名字本身就提供了上下文，而且我们只需要在一处修改它的值，就可以让整个程序中的值同步更新。

需要注意的是，魔数不一定总是数字——它们也可以是其他类型的字面值（例如字符串）。

在那些明显不太可能被修改的上下文中使用的字面值，通常不被视为魔数。-1、0、0.0 和 1 这些值经常会出现在下面这样的场景中：

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int idGenerator { 0 };         // fine: 我们从 0 开始生成 id
idGenerator = idGenerator + 1; // fine: id + 1

其他一些数字在其上下文中也可能含义非常明显（因此也不被视为魔数）：

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int kmtoM(int km)
{
    return km * 1000; // fine: 显然 1000 是一个转换系数
}