探索 C++ 中的 const 关键字

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摘要：

   在某些情况下，C++ 中的const关键字根本无法保护我们设定的常量量不受到修改const限定符并不总是按照我们期望的方式工作。在本文中，我们将看到const无法保护我们免受修改的一些情况。const关键字在几乎所有 C++ 程序中都有得到广泛使用，它象征着常量变量、对象、函数等的概念，旨在禁止我们在一定范围内操纵和更改内存位置的内容。然而，正如夏洛克·福尔摩斯所说的：“没有什么比显而易见的事实更具欺骗性了。”

关键词： C++，const

声明：本文作者原创，转载请附上文章出处与本文链接。

Ⅰ.1 const 规则

   在本文中，我不会深入探讨这些const规则，而只是简要介绍一下const和我认为对我想讨论的观点至关重要的想法。

   我们先从const的基本规则开始，最基本的const例子是常量变量：

const int a = 42;

   在此示例中，我们初始化一个常量整数，其值为42。任何const变量都应在创建阶段初始化（因为以后无法初始化）。变量初始化后，就无法更改它。

常量位置：const关键字可以写在以下类型的多个位置：

const int a = 5;
int const b = 6;

   结果是相同的，在两种情况下，变量都是常量。然而，当指针加入其中时，const和*相对位置不同时，修饰的s常量则会不同。

int val;
const int* a = &val;

   在上面的这个例子中，我们先初始化了一个名为val可变int变量，以及一个const指向它的指针a。现在因为a它只是一个部分const指针，所以这里实际上只适用于指针的值，而不是指针本身，这意味着我们可以修改这个指针以指向另一个变量，但我们不能通过这个指针修改变量内容。例如：

int val;
const int* a = &val;

// *a = 5; // 不能编译。int内容由const限定符保护。

int val2;
a  = &val2; // 能通过编译

这也意味着我们可以创建指针变量而不在创建阶段为其分配值：

// const val; // doesn't compile
const int* a; // Works.

   如果我们想保护指针，我们必须更改const限定符的位置。让我们尝试const在此示例中限定符的不同可能位置：

const int* a; // int内容受到保护
int const* b; // int内容受到保护

int val;
int* const c = &val; // 指针被保护, 
                     // 因此必须在创建阶段初始化.

我们可以组合不同的const位置，只要它们在同一个变量中不重复含义：

int val;
const int* const a = &val; // 指针及其内容都受到保护.
int const* const b = &val; // 指针及其内容都受到保护.
// const int const c;      // 不能编译，因为const重复了 
                           // 两个const限定符具有相同的含义.

   规则很简单，如果const是类型中的第一个限定符，则const将应用于该类型的下一个元素。否则，它总是应用于它的前一个分量。

附注：常量指针等效于引用变量，例如：

int val;
int &a = val;
int *const b = &val;

这里的变量a和b含义是一样的，都是保护指针指向不被改变。

Ⅱ.1 类 const 成员函数

   现在我们知道了常量变量的规则，让我们来讨论一下常量函数，常量函数被定义为不能修改类变量的函数。例如：

class A {
public:
    void func() const {
        // a = 5; // 不能编译
    }

private:
    int a;
};

一切看起来正常，让我们检查另一个案例：

class A {
public:
    void func() const {
        // a = &val; // 不能编译
    }

private:
    int *a;
    int val;
};

   到目前为止，一切似乎都很好。如果函数是const，则无法修改类的成员。是时候稍微打破一下这条规则了：

class A {
public:
    A() : a(&val) {}

    void func() const {
        *a = 42; // 能编译，Wait, WHAT?!
    }

private:
    int *a;
    int val;
};

   在这个例子中，我们通过常量成员函数中的指针成员修改了成员变量的内容。

   将此函数标记为const函数是一个错误，如果有人中继此const限定符，则可能会导致错误。此函数实际上执行了隐藏操作const_cast，但不应该这样做。为了解决这个问题，正确的做法是从此函数中删除const限定符。

   代码检查工具有时会建议我们为该函数添加限定符const，因为编译器允许这样做，但我们不应该这样做。const在为类的函数添加限定符之前，应始终仔细考虑该函数是否会修改类的状态/变量。

让我们看一个更加令人困惑的例子：

class A {
public:
    A() : a(val) {}

    void func() const {
        a = 42; // Oh no...
    }

private:
    int &a;
    int val;
};

   这次，我们在修改内容时甚至不需要*。而按照语言标准，这是完全合法的。

end~