声明用于固定值的常量

程序执行期间，经常会遇到需要保持不变的值。比如数学常数 $\pi$，或者像默认端口号或最大尝试次数这样的配置设置。尽管你可以将它们存储在常规变量中，但这样做无法表明它们应有的不变性，并且容易发生意外更改。Julia 提供了一种将此类值声明为常量的方法。

什么是常量？

常量是标识符，很像变量，它们绑定到特定的值。主要区别在于，一旦常量被定义并赋值，它就不应再更改。使用常量可以通过为固定值提供描述性名称来提高代码的可读性，并通过表明特定标识符不应被重新赋值来帮助避免错误。

使用 const 声明常量

在 Julia 中，你使用 const 关键字声明常量。约定俗成是将常量名用大写字母表示，如果需要则用下划线分隔单词（例如 MAX_USERS、INTEREST_RATE）。这个约定不是 Julia 编译器强制要求的，但被广泛采纳并强烈推荐，以提高代码清晰度。

以下是基本语法：

const MY_CONSTANT_NAME = value

让我们看几个例子：

const PI_APPROX = 3.14159
const SPEED_OF_LIGHT_MPS = 299792458 # 每秒米数
const DEFAULT_GREETING = "Hello, Julia User!"
const MAX_LOGIN_ATTEMPTS = 3

在这些例子中：

• PI_APPROX 被赋了一个浮点数。
• SPEED_OF_LIGHT_MPS 被赋了一个整数。
• DEFAULT_GREETING 被赋了一个字符串。
• MAX_LOGIN_ATTEMPTS 被赋了一个表示程序限制的整数。

一旦这些被定义，你就可以像变量一样在代码中使用它们，但要明白它们的值应保持不变。

radius = 5.0
circumference = 2 * PI_APPROX * radius
println("近似周长: ", circumference)

println(DEFAULT_GREETING)

const 在 Julia 中的行为

理解 const 在 Julia 中的行为很重要，因为它可能与其他编程语言中的常量略有不同。

1. 意图声明：当你用 const 声明一个变量时，你是在告诉 Julia（以及阅读你代码的其他程序员）这个标识符旨在永久绑定到其初始值。

2. 重新赋值警告：如果你尝试重新赋值一个 const 变量，Julia 会允许这样做，但会发出警告。这是一个故意的设计选择。该警告表明你正在执行不寻常且可能导致问题操作。

   const MY_FIXED_VALUE = 100
   println(MY_FIXED_VALUE) # 输出: 100
   
   # 尝试更改值
   MY_FIXED_VALUE = 200 # 这会产生一个警告
   println(MY_FIXED_VALUE) # 输出: 200
   

   你将看到类似于：WARNING: redefining constant MY_FIXED_VALUE 的警告。尽管值确实会改变，但应避免这种做法。const 的主要目的是声明一个不变的绑定。

3. 常量与可变对象：这一点虽然不明显但很重要。如果 const 变量绑定到可变对象（例如数组或字典，我们稍后会详细介绍），那么 const 声明意味着该变量将始终指向那个特定的可变对象。然而，该可变对象的内容仍然可以更改。

   让我们用一个数组（一个有序的项集合）来说明：

   const MY_SETTINGS = [10, 20, 30]
   println(MY_SETTINGS) # 输出: [10, 20, 30]
   
   # 允许修改数组的内容
   MY_SETTINGS[1] = 99
   println(MY_SETTINGS) # 输出: [99, 20, 30]
   
   # 尝试让 MY_SETTINGS 指向一个新数组会引发警告
   # MY_SETTINGS = [1, 2, 3] # 这会触发“重新定义常量”警告
   

   在这种情况下，MY_SETTINGS 将始终指向它初始化时所引用的原始数组对象。你可以更改该数组内部的元素（例如 MY_SETTINGS[1] = 99），但是你不能让 MY_SETTINGS 指向一个完全不同的数组而不发出警告。这是因为名称 MY_SETTINGS 与持有该数组的特定内存位置之间的绑定是恒定的。

   对于像数字（Int、Float64）、布尔值（Bool）和字符串（String）等基本不可变类型，将它们赋值给 const 变量会使值在所有意义上都保持不变，因为这些类型一旦创建就不能在内部更改。

为什么要使用常量？

在程序中使用常量具有多项优点：

• 可读性：常量为字面值提供了有意义的名称。MAX_LOGIN_ATTEMPTS 比在代码中随处可见的数字 3 要清晰得多。
• 可维护性：如果需要更新固定值（例如税率变化），你只需在一个地方进行更改：它的 const 声明处。这降低了值硬编码在多个位置时可能发生的错误风险。
• 避免错误：通过将值声明为 const，你表明它不应更改的意图。虽然 Julia 允许在发出警告的情况下重新定义，但警告本身就是开发或调试期间潜在问题的标记 (token)。
• 潜在的性能优势：知道一个变量是常量有时可以让 Julia 编译器进行某些优化，从而可能使代码运行更快。这更多是次要的好处，特别是对初学者而言，但了解一下也无妨。

随着你编写更复杂的 Julia 程序，你会发现 const 是一个很有价值的工具，用于编写更清晰、更易于管理的代码。这是一个简单的特性，但有助于良好的编程实践。可以将常量视为代码中可靠的指引。