C++中const用法小結(jié)

　　const在C++中使用十分廣泛，不同位置使用的意義也不盡相同，所以想寫(xiě)篇文章對(duì)其做一個(gè)總結(jié)。

　　首先，明確const是“不變”這個(gè)基本意義，但是不變不意味著什么都不變，下面將會(huì)看到。

　　1. const與變量

　　基本原則：const變量（對(duì)象）不能被修改

　　const在變量中的引入和魔數(shù)有關(guān)，所謂“魔數(shù)”指的是突然出現(xiàn)的一個(gè)常量值（也叫字面值常量）。

　　for(int i = 0; i < 512; i++){// todo}

　　上例中，512即為魔數(shù)，512突然出現(xiàn)在循環(huán)中，令人不能得知其意義，所以引入const。

　　const int length = 512;for(int i = 0; i < length; i++){// todo}

　　這樣就知道循環(huán)是在長(zhǎng)度范圍內(nèi)。

　　1.1 const修飾一個(gè)變量（或者說(shuō)對(duì)象），使其變成一個(gè)常量，表示該變量的值無(wú)法再被修改，正因?yàn)槿绱耍�所以定義一個(gè)常量的時(shí)候，必須初始化。

　　1.2 const常量的作用域：

　　我們知道，在全局作用域內(nèi)聲明一個(gè)變量（此處特指非const修飾的變量），其作用于整個(gè)程序，在其他文件中也能被引用，原因是在全局作用域聲明一個(gè)變量，默認(rèn)是extern修飾的。

　　在全局作用域內(nèi)聲明一個(gè)const變量，默認(rèn)不是extern修飾，所以其只能作用于本文件內(nèi)，若要在其他文件中訪問(wèn)，需要顯式聲明為extern

　　2. const與引用

　　基本原則：const引用是指向const變量（對(duì)象）的引用

　　const int ival = 1024;const int &refVal = ival;

　　2.1 const引用可以指向一個(gè)相關(guān)類(lèi)型（不是本類(lèi)型）的const變量

　　double dval = 3.14;const int &refVal = dval;

　　編譯器將double轉(zhuǎn)換成一個(gè)臨時(shí)的int對(duì)象，然后讓const引用綁定到這個(gè)臨時(shí)對(duì)象，所以改變dval的值不會(huì)改變r(jià)efVal，也就是說(shuō)dval仍然是非const變量，refVal仍然是常量引用。

　　primer第四版是上面的說(shuō)法，但我在VS2012中，const也可以指向一個(gè)本類(lèi)型的非const變量，查找資料的原因大概是滿(mǎn)足reference-campatible條件。

　　理論上，我們應(yīng)該嚴(yán)格遵守，常量引用指向常量對(duì)象，非常量引用指向非常量對(duì)象，避免出錯(cuò)。

　　3. const與指針

　　const與指針的關(guān)系分為兩種：const修飾的指針和指向const對(duì)象的指針，二者const的位置不相同

　　3.1 指向const對(duì)象的指針(const位于指針?lè)��?hào)*前面)

　　對(duì)于一個(gè)const對(duì)象，必須用一個(gè)指向const的指針來(lái)指向它。原因在于，const修飾使得對(duì)象無(wú)法被改變，而指針如果不是指向const的指針，則可以通過(guò)指針來(lái)修改對(duì)象，這是不被允許的。

　　const int ival = 1;const int *ptrVal = &ival;

　　反過(guò)來(lái)，對(duì)于一個(gè)指向const對(duì)象的指針，可以指向任意一個(gè)對(duì)象，這個(gè)該怎么理解呢？我們首先看看指針賦值的過(guò)程：

　　int *ptr = &val;

　　將val的地址賦值給ptr，因?yàn)橘x值的只是地址，所以不知道ptr所指向的對(duì)象是否為const。

　　如果我們把一個(gè)地址賦值給一個(gè)指向const的指針，那么指針認(rèn)為這是一個(gè)const的對(duì)象，也就是說(shuō)，ptr指針指向了一個(gè)“自認(rèn)為”是const的對(duì)象。

　　int ival = 1;const int *ptrVal = &ival;

　　上面的程序是正確的，我們需要明確，ival是非const變量，所以我們可以通過(guò)給ival賦值更改ival的值。ptrVal指向了一個(gè)自認(rèn)為是const的對(duì)象，所以我們無(wú)法通過(guò)*ptrVal來(lái)更改ival的值。

　　3.2 const修飾的指針(const位于指針?lè)��?hào)*后面)

　　int *const ptr;

　　上式聲明了一個(gè)const類(lèi)型的指針，表示的意思是指針本身是一個(gè)常量，不能被修改。

　　如何理解？指針本身的值是一個(gè)地址，如果指針本身是一個(gè)常量，則這個(gè)地址值不能被修改，也就是說(shuō)指針只能指向這個(gè)地址，不能指向其他地方。但指針?biāo)�指向的地址的�?nèi)容不屬于指針本身的值，所以其所指向的內(nèi)容可以改變。

　　int ival = 1;int *const ptr = &ival;*ptr = 2; // okint ivalTwo = 11;ptr = &ivalTwo // error

　　綜上，可以定義一個(gè)指向const對(duì)象的const指針

　　const int *const ptr = &ival;

　　3.3 typedef中易出錯(cuò)的const指針

　　typedef string *ptr;const ptr s_ptr;

　　上式不能直接替換理解為const string *s_prt; 從而認(rèn)為s_ptr是一個(gè)指向const string的指針。

　　首先，ptr是一個(gè)指針，const修飾的是一個(gè)指針，所以應(yīng)該是string *const s_ptr; s_ptr是一個(gè)指向string的const指針。

　　4. const與數(shù)組

　　const與數(shù)組的點(diǎn)在于const在定義時(shí)必須初始化這個(gè)原則，所以使用動(dòng)態(tài)分配數(shù)組時(shí)，如果數(shù)組存儲(chǔ)的是const類(lèi)型的對(duì)象，必須進(jìn)行初始化(使用初始化符號(hào)())。

　　5. const與函數(shù)返回值

　　修飾函數(shù)的返回值，用于返回一個(gè)常量。

　　const int foo();

　　5.1 返回通過(guò)值傳遞

　　如果函數(shù)返回時(shí)采用值傳遞，比如返回一個(gè)int類(lèi)型，那么函數(shù)會(huì)把返回的值(比如47)復(fù)制到外部臨時(shí)存儲(chǔ)單元中(產(chǎn)生臨時(shí)副本)，所以加const修飾毫無(wú)意義

　　int foo();const int foo();

　　二者完全相同。需要注意的是，值傳遞產(chǎn)生臨時(shí)副本，效率低(下面const與函數(shù)參數(shù)有講)，所以通常采用引用傳遞來(lái)返回。

　　5.2 返回通過(guò)引用傳遞(并不多見(jiàn))

　　如果返回值不是內(nèi)部類(lèi)型，通常使用引用傳遞來(lái)返回結(jié)果，因?yàn)橐�用傳遞的是本身，不需要產(chǎn)生臨時(shí)副本。但需要注意的是，此時(shí)僅僅返回一個(gè)別名。

　　ClassType &foo();const ClassType &foo();

　　const修飾的返回引用值，表示函數(shù)調(diào)用的結(jié)果只能賦值給一個(gè)同類(lèi)型的const引用。

　　5.3 返回通過(guò)指針傳遞

　　const ClassType *foo();

　　表示函數(shù)返回一個(gè)ClassType類(lèi)型的指針，這個(gè)指針指向一個(gè)const對(duì)象，指針?biāo)�指的�?nèi)容不能被修改，所以函數(shù)的返回值只能賦值給指向一個(gè)const的同類(lèi)型的指針。

　　const ClassType *ptr = foo(); //okClassType *ptr = foo(); //error

　　6. const與函數(shù)參數(shù)

　　首先需要明確，const修飾的目的就在于保護(hù)所修飾的內(nèi)容不被改變。

　　在C++中，函數(shù)參數(shù)分為值傳遞，指針傳遞和引用傳遞。

　　6.1 值傳遞

　　值傳遞在函數(shù)調(diào)用時(shí)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)副本，函數(shù)中對(duì)傳入?yún)��?shù)的修改和操作是對(duì)副本的操作，不改變實(shí)參本身的值，所以無(wú)需const來(lái)保護(hù)。

　　值傳遞的保護(hù)很好，但值傳遞存在缺點(diǎn)，需要產(chǎn)生臨時(shí)副本，如果傳入的是對(duì)象，那么需要進(jìn)行構(gòu)造、復(fù)制、和析構(gòu)等操作，效率不高。這時(shí)候可以考慮引用傳遞

　　void foo1(int x);void foo2(ClassType instance); //開(kāi)銷(xiāo)較大

　　下面這種保護(hù)無(wú)意義：

　　void foo1(const int x);void foo2(const ClassType instance);

　　6.2 引用傳遞

　　通過(guò)傳入實(shí)參的引用，降低開(kāi)銷(xiāo)。因?yàn)橐�用即本身，不需要去產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)副本。

　　void foo1(int &x);void foo2(ClassType &ref);

　　對(duì)于上述兩個(gè)函數(shù)，函數(shù)調(diào)用和值傳遞的形式完全一樣，不同的是函數(shù)內(nèi)部得到的x和ref是調(diào)用傳入實(shí)參的引用。也正因?yàn)槿绱�，引用可以通過(guò)函數(shù)改變傳入的參數(shù)來(lái)改變實(shí)參。這對(duì)與實(shí)參來(lái)說(shuō)，比較危險(xiǎn)，這時(shí)候需要通過(guò)const修飾來(lái)保護(hù)傳入的引用不被修改。

　　void foo1(const int &x);void foo2(const ClassType &ref);

　　通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于基本內(nèi)部類(lèi)型，不存在對(duì)象的構(gòu)造等操作，所以下面兩種保護(hù)參數(shù)不被修改的方式效率基本一樣。

　　void foo1(int x);void foo1(const int &x);

　　6.3 指針傳遞

　　指針傳遞在保護(hù)參數(shù)不被修改上和引用傳遞是一樣的，指針傳遞還有一個(gè)功能是可以擴(kuò)大接收參數(shù)的范圍：

　　void foo1(const ClassType *ptr);

　　結(jié)合上面const與指針，我們知道，ptr指向一個(gè)自認(rèn)為是const類(lèi)型的對(duì)象，所以！傳入的對(duì)象不一定是const修飾的對(duì)象，可以是const對(duì)象，也可以非const對(duì)象。反過(guò)來(lái)，如果沒(méi)有const修飾函數(shù)的形參，則只能傳入非const對(duì)象。

　　需要明確，無(wú)論傳入的是否是const對(duì)象，都無(wú)法通過(guò)指針來(lái)修改這個(gè)對(duì)象，這和上面指針與const的關(guān)系是一致的。

　　最后需要知道：const只能修飾一個(gè)輸入?yún)��?shù)，如果是輸出參數(shù)，無(wú)論是引用傳遞還是指針傳遞，都不能使用const來(lái)修飾

　　7. const與類(lèi)的數(shù)據(jù)成員

　　const修飾的數(shù)據(jù)成員不能在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行初始化，只能使用成員初始化列表進(jìn)行初始化。

　　我的理解是，因?yàn)樵跇?gòu)造函數(shù)執(zhí)行之前，使用成員初始化列表對(duì)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化，如果在構(gòu)造函數(shù)中對(duì)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化，相當(dāng)于對(duì)const進(jìn)行二次賦值，這是不被允許的。

　　之所以這么理解，可以參照類(lèi)中引用類(lèi)型的初始化，也是必須在初始化列表中進(jìn)行初始化，因?yàn)橐�用�?lèi)型也是在定義的時(shí)候必須初始化，要求和const一樣，所以二者都只能使用成員初始化列表來(lái)進(jìn)行初始化。

　　8. const與類(lèi)的成員函數(shù)

　　const成員函數(shù)中，const位于函數(shù)的參數(shù)列表后面(函數(shù)聲明前面表示函數(shù)的返回值是一個(gè)常量)

　　const修飾的成員函數(shù)表示成員函數(shù)是一個(gè)只讀的作用，不改變成員變量。

　　const成員函數(shù)真正的含義在于，const其實(shí)修飾的成員函數(shù)的是隱含參數(shù)this指針，也就是說(shuō)傳入的是const ClassType *this，因?yàn)閠his指向一個(gè)const對(duì)象，所以不能修改。

　　因?yàn)閠his是指向?qū)ο蟮闹羔槪�所以我們需要再次結(jié)合const與指針的知識(shí)：

　�。�1）const修飾了this，得到const ClassType *this，this指向一個(gè)“自認(rèn)為”是const的對(duì)象(也就是本身），所以任何對(duì)象(const或者非const)都可以調(diào)用一個(gè)const成員函數(shù)，因?yàn)閭魅氲闹羔樁及炎陨磉@個(gè)對(duì)象看作是const對(duì)象，所以不能被修改。

　�。�2）對(duì)于一個(gè)const對(duì)象，當(dāng)其調(diào)用成員函數(shù)的時(shí)候，默認(rèn)都傳入this指針參數(shù)，因?yàn)閠his此時(shí)指向一個(gè)const對(duì)象(本身)，所以相當(dāng)于成員函數(shù)被const修飾，成員函數(shù)是一個(gè)const成員函數(shù)，所以反過(guò)來(lái)說(shuō)，const對(duì)象只能調(diào)用const成員函數(shù)，因?yàn)榉莄onst修飾的成員函數(shù)，this指針不是指向const對(duì)象。

　�。�3）在8.2的基本上，進(jìn)一步，每個(gè)成員函數(shù)都可以調(diào)用其他成員函數(shù)，每個(gè)成員函數(shù)都傳入this指針，所以成員函數(shù)相互調(diào)用必須保持this指針的一致性，所以const成員函數(shù)只能調(diào)用const成員函數(shù)，因?yàn)槎�者傳入的this指針都是const修飾的。對(duì)于非const成員函數(shù)，其傳入非const修飾的this指針，所以不能被調(diào)用。

　　搞清楚const真正的含義就明白了，一定要保持const成員函數(shù)傳入的是const指針這個(gè)意識(shí)，對(duì)象調(diào)用就需要看對(duì)象（本身，指針，引用）是否是const。

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