Effective C++ 條款27：盡量用const、enum、inline替換#define

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核心思想：使用編譯器（const, enum, inline）替代預處理器（#define），讓編譯器進行語義檢查，避免宏替換引發的錯誤和調試困難，提升代碼健壯性和可維護性。

?? 1. 宏定義常量的弊端

問題點：

• 宏定義在預處理階段被簡單替換，不進入符號表，導致調試困難
• 宏沒有作用域限制，容易造成命名沖突
• 宏替換可能導致代碼膨脹

錯誤示例：

#define PI 3.14159             // 宏常量
#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))  // 宏函數

缺點分析：

1. 編譯錯誤信息顯示3.14159而非PI，難以定位問題
2. MAX(++a, b)可能導致++a執行兩次
3. 無法創建類作用域的常量
4. 宏函數缺乏類型安全檢查

解決方案：使用const常量

const double Pi = 3.14159;     // 類型安全常量
constexpr double ModernPi = 3.14159;  // C++11編譯期常量

類內常量：使用static const成員

class Circle {
private:static const double Pi;    // 類內聲明// 或使用C++17內聯靜態成員static inline const double ModernPi = 3.14159; 
};
const double Circle::Pi = 3.14159;  // 類外定義

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🚨 2. 枚舉技巧（enum hack）

適用場景：

• 需要類內常量且避免靜態成員地址被獲取
• 編譯器不允許靜態整型常量在類內初始化（舊編譯器）
• 模板元編程基礎技術

示例：

class GamePlayer {
private:enum { NumTurns = 5 };     // 枚舉常量int scores[NumTurns];      // 使用枚舉常量
};

優點：

1. 行為類似#define（不能取地址）
2. 避免宏的缺點，提供作用域限制
3. 編譯期確定值，可用于數組大小

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?? 3. 用inline函數替換宏函數

宏函數的致命缺陷：

#define SQUARE(x) ((x) * (x))
int result = SQUARE(a++);  // 展開為((a++) * (a++)) → 未定義行為

解決方案：使用內聯函數模板

template<typename T>
inline T square(const T& x) { return x * x; 
}// C++20概念約束
template<std::integral T>
inline auto square(const T& x) { return x * x; 
}

優點：

1. 參數只求值一次
2. 支持類型檢查和重載
3. 遵守作用域規則
4. 可調試性

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📊 4. 關鍵原則與替換策略

宏使用場景	替換方案	優勢
全局常量	const常量或constexpr	類型安全、可調試、作用域控制
類內整型常量	static const或enum	避免宏污染、支持封裝
類內非整型常量	static const（外定義）	類型安全、作用域控制
函數宏	inline函數（或函數模板）	避免多次求值、類型安全
編譯期常量表達式	constexpr（C++11）	編譯期計算、類型安全

現代C++擴展：

// constexpr常量函數
constexpr int factorial(int n) {return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n-1);
}// C++20 consteval (立即函數)
consteval int compileTimeSquare(int n) {return n * n;
}

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💡 關鍵原則總結

1. 常量用const或constexpr
   • 全局常量用const/constexpr定義
   • 類內常量用static const(expr)或enum
2. 函數宏用inline函數
   • 使用內聯函數模板替代帶參數的宏
   • 支持類型推導和重載
3. 枚舉技巧備用
   • 當需要禁止取地址或舊編譯器不支持時使用
   • 模板元編程中常用
4. 避免宏污染
   • 宏無作用域，用命名空間管理常量
   • 使用編譯器可見實體替代預處理器符號

錯誤模式重現：

#define ARRAY_SIZE 100
#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))class DataProcessor {
public:int buffer[ARRAY_SIZE];  // 宏常量void process(int x, int y) {int m = MAX(x++, y);  // 危險宏}
};// 鏈接問題：非整型類內常量
class Config {static const double Factor; // 需要類外定義
};

安全重構方案：

constexpr int ArraySize = 100;  // 編譯期常量template<typename T>
inline T max(const T& a, const T& b) { return a > b ? a : b; 
}class DataProcessor {
public:int buffer[ArraySize];  // 安全常量void process(int x, int y) {int m = max(x, y);  // 安全函數x++;}
};// 類內常量解決方案
class Config {
public:// 方案1：使用枚舉enum { FactorTimes100 = 175 }; // 整型常量// 方案2：C++17內聯靜態成員static inline const double Factor = 1.75; // 方案3：外部定義（C++11前）static const double LegacyFactor; 
};
const double Config::LegacyFactor = 1.75;// 編譯期計算
constexpr auto computedValue = factorial(5);

ctor = 1.75;

// 方案3：外部定義（C++11前）
static const double LegacyFactor; 

};
const double Config::LegacyFactor = 1.75;

// 編譯期計算
constexpr auto computedValue = factorial(5);