const

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#const

本文详细解析了C++中的const关键字，包括其在指针、函数、对象、成员函数等场景的应用，以及与宏定义的区别和实现机制。

const 之指针篇

常量指针 / 常指针

常量指针本质上是指针，表示指向常量的指针（变量）。
一般“常指针”也指常量指针。

声明方式如下： const T *A; or T const *A;
const修饰指向的对象，指针A可变，A指向的对象不可变。
所谓指向的对象不可变，指的是不能通过该指针去修改指向对象的内容，性质上等同于一个只读指针。但是可以通过所指向对象本身去修改内容。

比如：

int a;
iut c;
cosnt int *b = &a;
a = -1;   //正确，通过变量a本身去修改内容是合法的
*b = -1;  //错误，通过指针b去修改指向对象的内容是不合法的
b = &c;	//正确，b是指针，可以修改本身的值

另外，由以上例子也可以看出，常量指针（指向常量的指针）也可以指向变量。

指针常量

指针常量本质上是常量，即一个指针类型的常量。声明的时候必须初始化。

声明方式： T *const A;
const修饰指针A，A不可变，A指向的对象可变。

比如：

int a = 1， int c;
int *const b = &a;
*b = -1;   //正确，指针b指向的对象可变，内容可修改
b = &c；   //错误，本质上是常量，不可以修改指向的对象

常指针常量

声明方式如下：
const T *const A;
显而易见，指针A和A所指向的对象都不可改变。

const 之函数篇

const 修饰函数参数

const引用，通常应用于定义变量的只读属性的别名，作为函数传入形参，避免在调用函数中意外地被改变。const引用是只读的，常量不能作为左值。

const修饰对象变量(非常量)传入形参( 输出形参不能用const修饰)，因为不会产生临时变量，节省了临时对象构造，复制，析构的过程，可提高程序效率。但是对于内部数据类型，没有构造，析构的消耗，复制过程也非常快，因此“值传递”与“引用传递”的效率几乎一样。

const的引用及初始化

对一个常量进行引用，编译器会首先建立一个临时变量，然后将该变量的值置入临时变量中，对该引用的操作就是对该临时变量的操作，对常量的引用可以用其他任何引用来初始化，但是不能改变。

当初始化值是一个左值(可以取得地址)时，没有任何问题；而当初始化值不是一个左值时，则只能对一个常引用赋值，而且赋值的过程是，首先将值隐式转换到类型T，然后将这个转换结果存放在一个临时对象里，最后用这个临时对象初始化该引用变量。

比如：

 1). double &dr = 1;            //错误，初始化值不是左值
 2). const double &cdr = 1;     //正确

其中，第二种方法对应的执行过程如下：

double temp = double(1);
const double &cdr = temp;

如果将第一种方法改为合法操作，对应如下：

const int ival = 1024;
const int &refval = ival;

在使用const引用进行函数调用时，即作为函数传入形参，需注意：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

void bar(string &s){
	cout<<s<<endl;
}

int main(){
	bar("hello world");              //非法操作
	/* string s = "hello world";
	bar(s);*/                       //传入的是变量，合法
	return 0;
}

原因:

“hello world”串会产生一个临时变量，而在c++中，临时对象都是const类型的，因此该表达式试图将一个const类型的对象转换为非const类型，这是非法的。
应该改为将函数声明改为bar(const string &s);
或者采用值传递bar(stirng s);

const 修饰函数返回值

const修饰函数返回值，表示返回值(即指针或引用)的内容不能修改。

之所以一定是指针或引用，是因为函数返回值采用“值传递”的方式，则返回值存储于外部临时变量，const修饰没有任何意义。

一般采用引用返回的方式比较少见，常见于类的赋值函数，目的是为了实现链式表达，即A = B = C;

普通情况下，(A = B) = C;的表达不常见，但是合法。但是const修饰的函数返回值该操作会报错，因为const常量只能有一次初始化，不能作为左值进行赋值操作。

const 之类篇

const 修饰数据成员

结合关键字static，对数据成员的初始化进行分析，主要有以下几种：

非静态数据成员(const T)

class example{
	private:
		const int count;
	public:
		example() = default;
		example(const int &count):count(count){};         //只能初始化列表初始化
};

非静态常量数据成员不能在类内初始化，即不能在声明时初始化，也不能在构造函数中初始化，只能在构造函数的初始化列表中初始化。因此，非静态数据成员必须要有构造函数。
1）因为const常量数据成员只能有一次初始化的过程，若在构造函数内部或是在类外，都是对已经完成构造的对象数据成员进行赋值而不是初始化。
2）不同的对象const数据成员的数据可以不同，对象没被创建时，编译器不知道值是什么。

静态非常量数据成员(static T)

class example{
	private:
		static int count;
};
int example::count = 0;        //只能类外初始化，不用再加static关键字

静态非常量数据成员不能在类内初始化，且只能在类外初始化，初始化时不必再加static关键字。
因为static数据成员是所有类对象共享的，在全局数据空间中仅存在一份实例，若是在类内初始化，则每个对象都会包含一个该数据成员，这是矛盾的。

静态常量数据成员(static const T)

class example{
	private:
		static const int count = 0;
};
//const int count = 0；

静态常量数据成员既可以在类内初始化，也可以在类外初始化

const 修饰成员函数

const修饰成员函数由两种形式：

当const位于函数前，即const T *Funtional(){};表示修饰函数返回值(见函数篇)；
当const位于函数后，即T Funtional() const{};表示修饰该函数的this指针；

每个const成员函数都有隐含的指针参数(class)A * const this;const修饰指针this，表示该成员函数不会修改类的数据，否则编译报错。
const函数可以访问普通成员变量，但是不能修改。除非该数据成员声明有mutable关键字。

const 与 #define(宏定义)

编译器处理

#define在预处理阶段展开(编译阶段替换)，无法进行调试；
const常量于编译阶段运行时使用，可用某些集成化的工具调试。

类型

#define是简单的类型替换，没有数据类型，因此替换也没有类型安全检查，可能产生边际效应，出现错误；
const常量则有具体的数据类型，在编译阶段进行类型安全检查。

存储与内存分配

#define在预处理阶段展开，不会分配内存（预处理展开，编译替换才分配内存）
const常量编译阶段使用，需要分配内存。
宏定义存储于程序的代码段，而const常量存储于程序的data段。

#define PI 3.1415			//宏定义常量
const double pi = 3.1415;	//const定义，并未将Pi置入只读存储器
double I = PI;				//为PI分配内存，仅此一次，以后不再分配
doubel i = pi;				//编译替换，每次替换均分配内存

从汇编的角度看，const定义常量只是给出了对应的地址，而不是像#define一样给出的是立即数，所以const常量在程序运行过程中只有一份拷贝，而#define定义的常量在内存中由若干拷贝。

const 之实现机制

const 之实现机制(借鉴，原理待求证)

const只是编译阶段的保护，编译期间会检查const变量有没有被修改，如果有代码尝试修改，编译报错。const一定程度上在编译阶段使得该变量成为一个常量，但是并没有实现保证该变量在运行阶段内存中的值不被修改。
const关键字是用于约束程序员和编译器为的，而不是程序员用以保证程序正确性的良药，除了全局常量外，没有任何机制保证const声明的常量的不可修改性。