常量折叠

常量折叠说的是，在编译阶段，对该变量进行值替换，同时，该常量拥有自己的内存空间，并非像宏定义一样不分配空间。

示例1

#define PI 3.14  
int main()  
{  
    const int r = 10;  
    int p = pI; //预编译阶段产生宏替换，PI直接替换为3.14，即int p = 3.14;  
    int len = 2*r; //常量折叠，对常量r的引用会替换成其对应的值，相当于int len = 2*10;  
    return 0;  
}

如上述代码中所述，常量折叠表面上的效果和宏替换是一样的，只是，“效果上是一样的”，而两者真正的区别在于，宏是字符常量，在预编译完宏替换完成后，该宏名字会消失，所有对宏如PI的引用已经全部被替换为它所对应的值，编译器当然没有必要再维护这个符号。

而常量折叠发生的情况是，对常量的引用全部替换为该常量如r的值，但是，常量名r并不会消失，编译器会把他放入到符号表中，同时，会为该变量分配空间，栈空间或者全局空间。

示例2

为了能更清楚的体现出常量折叠，下面做几个对照实验，看代码和输出便了然：

int main()  
{  
    const int i = 0;         //定义常量i  
    int *j = (int *) &i;   //看到这里能对i进行取值，判断i必然后自己的内存空间  
    *j = 1;                  //对j指向的内存进行修改  
    printf("%d\n%d\n%d\n%d\n", &i, j, i, *j); //观看实验效果  
    const int ck = 9;     //这个对照实验是为了观察，对常量ck的引用时，会产生的效果  
    int ik = ck;  
  
    int i1 = 5;           //这个对照实验是为了区别，对常量和变量的引用有什么区别  
    int i2 = i1;  
 
    return 0;  
}  

以上代码输出为：

0012ff7c
0012ff7c
0
1

说明了两点：

• i，j地址相同，指向同一块空间，i虽然是可折叠常量，但是，i确实有自己的空间

• i，j指向同一块内存，但是*j = 1对内存进行修改后，按道理来说，*j==1, i也应该等于1，而实验结果i却等于0。这是为什么呢，就是本文所说的内容，i是可折叠常量，在编译阶段对i的引用已经别替换为i的值了，即：
  printf("%d\n%d\n%d\n%d\n", &i, j, i, *j);
  其实已经被改为
  printf("%d\n%d\n%d\n%d\n", &i, j, 0,*j)

汇编代码验证

将示例2转为汇编代码，进行验证

4:    int main()  
5:    {  
00401030   push        ebp  
00401031   mov         ebp,esp  
00401033   sub         esp,5Ch  
00401036   push        ebx  
00401037   push        esi  
00401038   push        edi  
00401039   lea         edi,[ebp-5Ch]  
0040103C   mov         ecx,17h  
00401041   mov         eax,0CCCCCCCCh  
00401046   rep stos    dword ptr [edi]  
6:        int i0 = 11;  
00401048   mov         dword ptr [ebp-4],0Bh  
7:  
8:        const int i=0;  
0040104F   mov         dword ptr [ebp-8],0 //编译器确实为常量i分配了栈空间，并赋值为0  
9:        int *j = (int *) &i;  
00401056   lea         eax,[ebp-8]  
00401059   mov         dword ptr [ebp-0Ch],eax  
10:       *j=1;  
0040105C   mov         ecx,dword ptr [ebp-0Ch]  
0040105F   mov         dword ptr [ecx],1  
11:                                            //对常量的引用和变量的引用的区别观察  
12:       const int ck = 9;  
00401065   mov         dword ptr [ebp-10h],9   //为常量分配栈空间   
13:       int ik = ck;  
0040106C   mov         dword ptr [ebp-14h],9   //对常量ck的引用，会直接替换为常量的值9
14:  
15:       int i1 = 5;  
00401073   mov         dword ptr [ebp-18h],5  
16:       int i2 = i1;                        //这里引用变量i1，对i2进行赋值，是先去
//栈中先取出i1的值，到edx寄存器中，然后再把值mov到i2所在的内存中
0040107A   mov         edx,dword ptr [ebp-18h]  
0040107D   mov         dword ptr [ebp-1Ch],edx  
17:  
18:  
19:       return 0;  
00401080   xor         eax,eax  
20:  
21:   }  

通过上述实验的分析可看出，常量的使用将被折叠，而对变量的使用就需要访问变量的内存。

转自C++常量折叠