const 在C和C++中的区别

原创已于 2025-01-03 15:35:21 修改 · 1.2k 阅读

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于 2025-01-03 15:28:44 首次发布

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在C语言中是 常变量 ，本质还是变量
在C++中是常量

一、语义上的区别

C语言中的语义
在C语言中，const 修饰的变量本质上还是变量，只是这个变量的值不能通过常规的赋值语句去改变，它具有“只读”的属性。例如：

const int num = 10;
num = 20;  // 在C语言中，这样的赋值语句会引发编译警告（有些编译器会报错），但从语法角度看它还是变量

这里虽然定义 num 为 const 类型，禁止直接修改其值，但编译器实际上可能只是把它当作一个有特殊标记的普通变量，在内存中有对应的存储单元，并且通过一些间接手段（比如指针操作）还是有可能修改它的值的，比如：

const int num = 10;
int *ptr = (int *)&num;
*ptr = 20;  // 这种通过指针强转后修改的操作在C语言中可以实现，尽管违背了const的初衷

C++语言中的语义
在C++中，const 修饰的量具有更强的常量语义。一旦使用 const 定义了一个常量，它就真正成为了编译期常量，编译器会在很多地方将其当作常量来处理，并且在语法层面严格限制对其值的修改。例如：

const int num = 10;
num = 20;  // 在C++中，这是一个编译错误，编译器严格禁止这样的赋值操作

而且通过指针等间接手段去修改 const 修饰的常量在符合类型安全规则的情况下也是不被允许的，如下：

const int num = 10;
int *ptr = (int *)&num;
*ptr = 20;  // 在C++中，这样的操作同样是编译错误，因为类型系统不允许将const int* 类型转换为int* 类型进行修改

不过，如果使用 const_cast 进行强制类型转换，在满足一定条件下可以突破这种限制，但这属于比较特殊的、违背常量语义的操作了，例如：

const int num = 10;
int *ptr = const_cast<int *>(&num);
*ptr = 20;  // 虽然语法上可行，但这是一种不良编程习惯，破坏了const的语义保障

特殊情况

当在编译阶段不能确定其值的时候，常量就退化成了常变量，比如在a.cpp 里定义了 const int gdata=10;
在main.cpp里extern const int gdata; 引用，这时main.cpp在编译阶段看不到gdata的值，于是gdata就退化成了常变量，那也就不是直接替换了，也就不能声明数组了 int arr[gdata] = {0};就要报错了。

二、在函数参数中的区别

C语言里的函数参数使用 const
在C语言中，使用 const 修饰函数参数主要是一种编程习惯上的提示，告诉编译器以及阅读代码的人这个参数在函数内部不应该被修改，但是实际上编译器并不会严格阻止函数内部对这个参数进行修改（尽管违背了 const 的本意）。例如：

void print_number(const int num) {
    // 虽然参数num用const修饰，但下面这样的操作在语法上是可以的（尽管不建议这么做）
    int *ptr = (int *)&num;
    *ptr = 20; 
    printf("%d", num);
}

C++语言里的函数参数使用 const
在C++中，const 修饰函数参数就有很强的类型检查意义了。如果函数参数被声明为 const，那么在函数内部对该参数进行修改的任何操作都会引发编译错误，编译器会严格执行 const 的语义，保证参数的不可修改性。例如：

void print_number(const int num) {
    num = 20;  // 这是一个编译错误，不能对const修饰的参数进行赋值操作
    std::cout << num << std::endl;
}

另外，在C++中，const 修饰的函数参数还涉及到函数重载等方面的影响，比如可以根据参数是否为 const 来实现不同的重载版本，像下面这样：

class MyClass {
public:
    void func(int num) {
        std::cout << "Non-const version" << std::endl;
    }
    void func(const int num) {
        std::cout << "Const version" << std::endl;
    }
};

当调用 MyClass 的 func 函数时，传入的参数是普通 int 类型就会调用非 const 版本，传入 const 修饰的 int 类型就会调用 const 版本。

三、在编译优化方面的区别

C语言的编译优化
在C语言中，编译器看到 const 修饰的变量时，可能会进行一定程度的优化，比如将其值直接替换到使用它的地方（类似宏展开的效果），但由于其本质还是变量，这种优化相对有限，并且如果通过一些特殊手段（如指针操作改变其值），可能会导致优化后的结果不符合预期。
C++语言的编译优化
C++中，由于 const 具有更强的常量语义，编译器在优化时能更充分地利用这一点。例如，对于一个 const 修饰的全局常量，编译器可以在编译期确定其值，并将其当作真正的常量来处理，在整个程序的多处使用该常量的地方都可以直接用其值替换，而且不用担心值会被改变，这有助于提高代码的执行效率以及减少程序运行时的内存占用等情况。

四、与指针结合使用的区别

C语言中与指针结合
在C语言中，const 与指针结合时有以下几种常见形式及含义：
- const int *ptr：表示指针 ptr 所指向的内容是常量，不能通过 ptr 来修改它所指向的 int 值，但指针 ptr 本身可以指向其他的 int 变量，例如：

const int num1 = 10;
const int num2 = 20;
const int *ptr = &num1;
ptr = &num2;  // 这是可以的，指针可以重新指向其他常量
// 但 *ptr = 30; 是不可以的，不能通过ptr修改所指向的内容

- `int * const ptr`：表示指针 `ptr` 本身是常量，不能再指向其他的 `int` 变量了，但可以通过 `ptr` 修改它所指向的 `int` 值，例如：

int num1 = 10;
int num2 = 20;
int * const ptr = &num1;
// ptr = &num2; 是不可以的，指针不能重新指向其他变量
*ptr = 30;  // 这是可以的，能通过ptr修改所指向的值

- `const int * const ptr`：表示指针 `ptr` 所指向的内容是常量，同时指针 `ptr` 本身也是常量，既不能通过 `ptr` 修改所指向的内容，也不能让 `ptr` 重新指向其他变量，例如：

const int num1 = 10;
const int num2 = 20;
const int * const ptr = &num1;
// ptr = &num2; 是不可以的，指针不能重新指向其他变量
// *ptr = 30; 是不可以的，不能通过ptr修改所指向的内容

C++语言中与指针结合
在C++中，上述 const 与指针结合的基本形式和含义与C语言类似，但在类型安全和编译检查方面更严格。例如，在C++中，如果有 const int *ptr，想要将其转换为 int * 类型去修改所指向的内容，会被编译器严格禁止，如下：

const int num1 = 10;
const int num2 = 20;
const int *ptr = &num1;
int *new_ptr = ptr;  // 在C++中，这是一个编译错误，不允许这样的类型转换，保障了const所指向内容的不可修改性

总之，虽然 const 在C和C++中都用于表示常量相关概念，但在语义、函数参数使用、编译优化以及与指针结合等多方面都存在着明显的区别，在使用时需要根据具体的语言特性来准确把握其用法。