C/C++---预定义常量
在C/C++开发中，预定义常量是编译器与标准库提供的“隐形工具集”，无需开发者显式定义，却在跨平台兼容、调试定位、数值计算安全等场景中发挥核心作用。这些常量涵盖编译环境标识、语言标准判断、代码定位信息、数值边界限制等多个维度，掌握预定义常量能显著提升代码的健壮性与可维护性。
一、数值类型边界常量：计算安全的基础
数值边界常量定义于标准头文件中，描述基本数据类型的取值范围，是防止溢出、确保计算准确性的关键工具。
1.1 整数类型边界（<limits.h>）
<limits.h>定义了所有基本整数类型的最值，适用于char、short、int、long等类型，其值随平台位数（32/64位）可能变化：
| 常量名称 | 对应类型 | 作用说明 | 32位环境典型值 | 64位环境典型值 |
|---|---|---|---|---|
INT_MIN | int | 有符号int最小值 | -2147483648 | -2147483648 |
INT_MAX | int | 有符号int最大值 | 2147483647 | 2147483647 |
UINT_MAX | unsigned int | 无符号int最大值 | 4294967295 | 4294967295 |
LONG_MIN | long | 有符号long最小值 | -2147483648 | -9223372036854775808 |
LONG_MAX | long | 有符号long最大值 | 2147483647 | 9223372036854775807 |
ULONG_MAX | unsigned long | 无符号long最大值 | 4294967295 | 18446744073709551615 |
CHAR_MIN | char | 有符号char最小值（依赖编译器） | -128 | -128 |
CHAR_MAX | char | 有符号char最大值（依赖编译器） | 127 | 127 |
SHRT_MIN/SHRT_MAX | short | 短整数最值 | -32768/32767 | -32768/32767 |
1.2 固定宽度整数边界（<stdint.h>，C99+）
C99引入的<stdint.h>解决了不同平台上int/long宽度不一致的问题，定义了固定宽度整数类型（如int32_t），其边界常量值与平台无关：
| 常量名称 | 对应类型 | 作用说明 | 固定值（跨平台一致） |
|---|---|---|---|
INT8_MIN/INT8_MAX | int8_t | 8位有符号整数最值 | -128/127 |
UINT8_MAX | uint8_t | 8位无符号整数最大值 | 255 |
INT32_MIN/INT32_MAX | int32_t | 32位有符号整数最值 | -2147483648/2147483647 |
UINT32_MAX | uint32_t | 32位无符号整数最大值 | 4294967295 |
INT64_MIN/INT64_MAX | int64_t | 64位有符号整数最值 | -9223372036854775808/9223372036854775807 |
1.3 浮点类型边界（<float.h>）
<float.h>定义了浮点数的精度与范围，对科学计算至关重要，遵循IEEE 754标准的典型值如下：
| 常量名称 | 对应类型 | 作用说明 | 典型值 |
|---|---|---|---|
FLT_MIN/FLT_MAX | float | 单精度浮点数最小/最大值 | 1.175e-38F/3.402e+38F |
FLT_DIG | float | 单精度可精确表示的十进制位数 | 6（如0.123456可精确存储） |
DBL_MIN/DBL_MAX | double | 双精度浮点数最小/最大值 | 2.225e-308/1.797e+308 |
DBL_DIG | double | 双精度可精确表示的十进制位数 | 15 |
FLT_EPSILON | float | 1.0与下一个可表示单精度值的差值（精度） | 1.192e-07F |
适用场景：
- 整数溢出检查：
if (a > INT_MAX - b) { /* 处理溢出 */ } - 浮点数比较：避免直接用
==，而用fabs(a - b) <= DBL_EPSILON判断近似相等
二、编译器标识与版本常量：跨编译器兼容
这类常量用于识别当前编译器（如GCC、MSVC）及版本，解决不同编译器语法差异（如对齐方式、扩展特性）。
| 常量名称 | 所属编译器 | 作用说明 | 版本细节 |
|---|---|---|---|
__GNUC__ | GCC/Clang | 标识GCC或兼容编译器，值为主版本号（如GCC 13.2.0为13） | __GNUC_MINOR__（次版本）、__GNUC_PATCHLEVEL__（补丁版本） |
__clang__ | Clang | 标识Clang编译器（独立于GCC） | __clang_major__（主版本）、__clang_minor__（次版本） |
_MSC_VER | MSVC（VS编译器） | 标识微软编译器，值为版本编码（1930→VS2022，1920→VS2019） | |
__INTEL_COMPILER | Intel C++ | 标识Intel编译器，值为版本号（如202103表示2021.3版本） | __INTEL_COMPILER_UPDATE（更新版本） |
适用场景：编译器专属语法适配，如结构体对齐：
// 兼容GCC和MSVC的1字节对齐
#ifdef __GNUC__
struct Test { char a; int b; } __attribute__((packed)); // GCC专属
#elif _MSC_VER
#pragma pack(1) // MSVC专属
struct Test { char a; int b; };
#pragma pack()
#endif
三、语言标准常量：特性兼容性判断
这类常量用于判断当前编译使用的C/C++标准版本，确保代码只在支持对应特性的环境中生效。
3.1 C语言标准
| 常量名称 | 作用说明 | 取值与对应标准 |
|---|---|---|
__STDC__ | 标识是否符合C标准（宿主环境下定义为1） | 仅启用标准模式时有效（如-std=c99） |
__STDC_VERSION__ | 具体C标准版本编码（__STDC__=1时有效） | 199901L→C99，201112L→C11，201710L→C17 |
3.2 C++语言标准
__cplusplus是C++的核心标识，其值直接对应标准版本：
| 取值 | 对应标准 | 关键特性示例 |
|---|---|---|
199711L | C++98/C++03 | 基本类、模板基础 |
201103L | C++11 | nullptr、auto、Lambda |
201703L | C++17 | std::string_view、折叠表达式 |
202002L | C++20 | 概念（Concepts）、模块 |
注意：MSVC在VS2017及以前需加/Zc:__cplusplus才能正确显示__cplusplus值。
适用场景：条件启用语言特性：
#if __cplusplus >= 201703L // C++17及以上支持string_view
#include <string_view>
#else
#include <string>
#endif
四、文件与路径常量：代码定位的核心
这类常量用于获取当前代码的文件信息，是日志打印、错误定位的基础工具。
| 常量名称 | 作用说明 | 特性与示例 |
|---|---|---|
__FILE__ | 展开为当前源文件路径字符串（双引号包裹） | GCC默认相对路径（"main.c"），MSVC默认绝对路径（"D:\\proj\\main.c"） |
__BASE_FILE__ | 展开为预处理入口文件路径（区别于__FILE__） | 若a.c包含b.c，则b.c中__BASE_FILE__为"a.c" |
__FILE_NAME__ | C++20标准，展开为文件名（不含路径） | 若__FILE__为"dir/file.h"，则__FILE_NAME__为"file.h" |
适用场景：日志中嵌入文件信息：
#define LOG(msg) printf("[%s] %s\n", __FILE__, msg) // 输出带文件名的日志
五、行号与函数常量：调试定位的关键
这类常量用于获取代码行号和函数名，是断言、调试日志的核心补充。
| 常量名称 | 作用说明 | 示例与适用标准 |
|---|---|---|
__LINE__ | 展开为当前行号整数（预处理阶段动态更新） | 第20行写printf("%d", __LINE__)输出20（所有标准支持） |
__func__ | 展开为当前函数名字符串（C99/C++11及以上） | void foo() { printf("%s", __func__); }输出foo |
__PRETTY_FUNCTION__ | GCC/Clang扩展，展开为详细函数信息（含参数、模板） | 模板函数template <typename T> void foo(T)展开为void foo(int)（T=int时） |
__FUNCSIG__ | MSVC扩展，类似__PRETTY_FUNCTION__，含调用约定（如__cdecl） | void foo(int)展开为void __cdecl foo(int) |
适用场景：自定义断言定位错误：
#define MY_ASSERT(cond) do { \if (!(cond)) { \fprintf(stderr, "Assert failed: %s at %s:%d\n", #cond, __FILE__, __LINE__); \exit(1); \} \
} while(0)
六、日期与时间常量：编译信息记录
这类常量记录编译时的日期和时间（非运行时），用于版本追溯。
| 常量名称 | 作用说明 | 格式示例 |
|---|---|---|
__DATE__ | 编译日期字符串，格式"Mmm dd yyyy"（如"Aug 27 2024"） | "Jan 01 2025" |
__TIME__ | 编译时间字符串，格式"hh:mm:ss"（24小时制，如"15:30:45"） | "09:05:12" |
__TIMESTAMP__ | GCC/Clang扩展，带星期的完整时间（"Day Mmm dd hh:mm:ss yyyy"） | "Wed Aug 27 15:30:45 2024" |
适用场景：程序版本信息展示：
cout << "Version: v1.0\nCompile: " << __DATE__ << " " << __TIME__ << endl;
七、平台与环境标识：跨平台开发的基础
这类常量用于区分操作系统、处理器架构，是跨平台代码适配的核心。
7.1 操作系统标识
| 常量名称 | 标识的操作系统 | 适用编译器 |
|---|---|---|
_WIN32 | Windows（32/64位均定义） | MSVC、MinGW、Clang（Windows） |
_WIN64 | Windows 64位系统 | 同上 |
__linux__ | Linux系统 | GCC、Clang（Linux） |
__APPLE__ | Apple系统（macOS、iOS） | Clang（Xcode）、GCC（旧版Xcode） |
__ANDROID__ | Android系统 | Clang（NDK） |
7.2 处理器架构标识
| 常量名称 | 标识的架构 | 适用场景 |
|---|---|---|
__x86_64__ | 64位x86（AMD64/Intel 64） | Linux/macOS的GCC/Clang、MinGW64 |
_M_X64 | 64位x86（MSVC专属） | MSVC（64位编译） |
__arm__ | 32位ARM（如ARMv7） | 嵌入式ARM开发 |
__aarch64__ | 64位ARM（AArch64） | ARM Linux、iOS 64位 |
适用场景：跨平台函数适配（如休眠）：
#ifdef _WIN32
#include <windows.h>
#define SLEEP(s) Sleep(s * 1000) // Windows Sleep单位为毫秒
#elif __linux__ || __APPLE__
#include <unistd.h>
#define SLEEP(s) sleep(s) // Linux/macOS单位为秒
#endif
八、其他实用常量与使用准则
8.1 其他关键常量
__STDC_HOSTED__：标识是否为宿主环境（有完整标准库，定义为1），嵌入式开发中判断是否可用printf。__bool_true_false_are_defined：C99标识，定义为1时支持<stdbool.h>的bool、true、false。__alignof__（GCC）/_Alignof（C11）：返回类型对齐字节数（如__alignof__(int)通常为4）。
8.2 使用准则
- 优先使用标准宏：如
__FILE__、INT_MAX（跨编译器兼容），谨慎使用扩展宏（如__PRETTY_FUNCTION__）。 - 避免重定义：预定义常量由编译器管理，不可显式
#define（如#define __LINE__ 100会导致未定义行为）。 - 跨平台路径处理：
__FILE__在Windows用\，Linux用/，需统一分隔符（如替换\为/）。
C/C++预定义常量是覆盖编译环境、语言标准、代码定位、数值边界的“全方位工具”。从防止INT_MIN溢出的数值计算，到用__FILE__/__LINE__定位错误，再到通过__linux__/_WIN32实现跨平台兼容，这些常量贯穿开发全流程。