상수란 변수와 마찬가지로 데이터를 저장 할 수 있는 메모리 공간을 뜻한다. 그러나 상수가 변수와 다른점은 한번 값이 정해지면 프로그램이 실행되는 동안 저장된 데이터를 변경하지 못한다는 것이다.
C++에서는 이름이 붙냐 붙지 않느냐에 따라 상수를 2가지로 나누어 분류할 수 있다.
또한 컴파일 시간인지, 런타임 시간에 결정되는 상수인지에 따라서도 2가지로 분류가 가능하다.
리터럴 상수(literal constant)는 변수와는 다르게 데이터가 저장된 메모리 공간을 가리키는 이름을 가지고 있지 않는다. C++에서는 적절한 메모리 공간을 할당받기 위하여, 기본적으로 변수든 상수든 타입을 가지고 있다. C++에서 상수는 타입에 따라 정수형 리터럴 상수, 실수형 리터럴 상수, 문자형 리터럴 상수 등으로 구분 가능하다.
정수형 리터럴 상수는 123, -456과 같이 아라비아 숫자와 부호로 표현된다.
또한 C++에서는 정수형 상수를 10진수뿐만 아니라 8진수나 16진수로 표현할 수도 있다.
int a = 10;
cout << "숫자 10을 10진수로 표현하면 " << a << "이며, " << endl;
cout << oct;
cout << "숫자 10을 8진수로 표현하면 " << a << "이며, " << endl;
cout << hex;
cout << "숫자 10을 16진수로 표현하면 " << a << " 입니다.";
위 부분에서 int a = 10의 a는 변수이고 10이라는 숫자를 리터럴 상수라고한다. 10은 정수 형태이므로 정수형 리터럴 상수가 된다.
위에서 설명했듯이 10이라는 데이터가 들어갈 공간은 이름을 가지고 있지 않기 때문에 리터럴(Literal, 문자 그대로라는 의미) 상수가 되는것이다. 이러한 상수를 변수에 대입 시킴으로서 변수 a가 값을 가지게 된다.
실수형 리터럴 상수는 3.14, -45.6과 같이 소수 부분을 가지는 아라비아 숫자로 표현된다. 실수형 리터럴 상수는 모두 부동 소수점 방식으로 저장된다.
double PI = 3.141592;
문자형 리터럴 상수는 ‘a’, ‘Z’와 같이 따옴표(‘‘)로 감싸진 문자로 표현된다.
char a = 'a';
c++14 부터는 0B 또는 0b 접두사와 0 또는 1의 시퀀스를 붙혀 이진 리터럴 상수를 표현 할 수 있다.
auto b = 0B1010;//10
심볼릭 상수는 변수와 마찬가지로 이름을 가지고 있는 상수이다.
심볼릭 상수는 선언과 동시에 반드시 초기화해야 하며 위의 리터럴 상수를 대입시킨 변수를 const 한정자를 통해 값을 수정 할수 없게 만드는 상수로 선언 할 수 있다.
이러한 심볼릭 상수는 매크로를 이용하거나, const 한정자를 사용하여 선언할 수 있다.
하지만 매크로를 이용한 선언은 C언어의 문법이므로, C++에서는 가급적 const 한정자를 사용하여 선언해야한다.
const는 상수 변수를 정의할 때 초기화(initialization)해야 하며, 할당(assignment)을 통해 값을 변경할 수 없다.
#define MAX_AGE 50
위의 코드는 매크로를 이용하여 MAX_AGE를 50으로 변환해 넣어준다.
컴파일을 하게 되면 전처리기는 모든 MAX_AGE가 사용된 부분을 50으로 바꿔넣어주게 되는것이다. 하지만 이와같은 매크로를 이용한 선언은 2가지 문제점이 있다.
그렇기 때문에 매크로가 아닌 const 등의 한정자 선언을 통한 심볼릭 상수 선언을 권장한다.
const int AGE = 30;
constexpr이라는 한정자또한 존재하는데, 이는 C++11에 추가되었다.
constexpr int AGE = 30;
둘의 차이는 분명하다.
const는 런타임 상수(Runtime constant)이며 constexpr은 컴파일 시간 상수(Compile-time constant)이다.
int i = 10, j = 20;//OK
const int AGE = 30; //OK
const int AGE2 = i + j; //OK
constexpr int AGE3 = 26;//OK
constexpr int AGE4 = i + j;//ERROR!
constexpr int AGE5 = 10 + 16;//OK
constexpr int a = 20, b = 30;//OK
constexpr int AGE6 = a + b;//OK
위처럼 constexpr이라는 한정자는 컴파일 시간에 값이 결정되어야 하기 때문에 런타임중 값이 결정되는 i, j를 통한 초기화가 불가능하다.그밖에 사용자의 키보드 입력등으로 런타임중에 정해지는 값들 또한 constexpr에 사용 할 수 없다.
int GetNum() { retun 5; }
int Numbers[ GetNum() ];
위의 코드는 C++03에서는 오류를 발생한다. 하지만 C++11에서 추가된 컴파일 시간 상수 한정자인 constexpr을 이용하여 함수에 적용시킬 수 있다.
constexpr int GetNum() { retun 5; }
int Numbers[ GetNum() ];
이러한 장점이 존재하기 때문에 아래와 같은 깔끔한 코드를 만들 수 있다.
constexpr double power( double x, unsigned int y ){
return y == 1 ? x : x * power( x, y - 1 ) ;
}
int main(){
constexpr double a = power( 2, 32 );
double x = 2 ; unsigned int y = 32;
double b = power( x, y );
}
또한 여러 변수를 컴파일 시간에 계산해서 적용 시킬 수도 있게된다.
const int base_HP = 200;
int NPC_Lv1_HP = base_HP + 0;
int NPC_Lv2_HP = base_HP + 200;
constexpr int AssignHP( int nPlusHP ){
return base_HP + nPlusHP;
}
int NPC_Lv1_HP = AssignHP( 0 );
int NPC_Lv2_HP = AssignHP( 200 );
이러한 코드를 컴파일 시간에 선언 및 초기화를 해 놓을 수 있게 된다.
constexpr은 컴파일 할 때 결과가 이미 결정 나는 것은 컴파일 타임 때 처리를 해주어 실행 시에 불필요한 처리를 막아주고, 기존의 메타 템플릿 프로그래밍으로 까다롭게 만들었던 것을 아주 쉽게 구현할 수 있게 해준다.
또한 이러한 컴파일 시 정해지는 상수는 런타임중에 메모리를 할당받는것이 아니기 때문에 성능적인 측면에서도 향상 시킬 수 있다.
http://tcpschool.com/cpp/cpp_datatype_constant https://docs.microsoft.com/ko-kr/cpp/cpp/constexpr-cpp?view=vs-2019 https://jacking.tistory.com/1010