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C++中const用法小結

　　const在C++中使用十分廣泛，不同位置使用的意義也不盡相同，所以想寫篇文章對其做一個總結。

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

　　1. const與變量

　　基本原則：const變量（對象）不能被修改

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

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

　　上例中，512即為魔數，512突然出現在循環中，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}

　　這樣就知道循環是在長度范圍內。

　　1.1 const修飾一個變量（或者說對象），使其變成一個常量，表示該變量的值無法再被修改，正因為如此，所以定義一個常量的時候，必須初始化。

　　1.2 const常量的作用域：

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

　　在全局作用域內聲明一個const變量，默認不是extern修飾，所以其只能作用于本文件內，若要在其他文件中訪問，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（對象）的引用

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

　　2.1 const引用可以指向一個相關類型（不是本類型）的const變量

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

　　編譯器將double轉換成一個臨時的int對象，然后讓const引用綁定到這個臨時對象，所以改變dval的值不會改變refVal，也就是說dval仍然是非const變量，refVal仍然是常量引用。

　　primer第四版是上面的說法，但我在VS2012中，const也可以指向一個本類型的非const變量，查找資料的原因大概是滿足reference-campatible條件。

　　理論上，我們應該嚴格遵守，常量引用指向常量對象，非常量引用指向非常量對象，避免出錯。

　　3. const與指針

　　const與指針的關系分為兩種：const修飾的指針和指向const對象的指針，二者const的位置不相同

　　3.1 指向const對象的指針(const位于指針符號*前面)

　　對于一個const對象，必須用一個指向const的指針來指向它。原因在于，const修飾使得對象無法被改變，而指針如果不是指向const的指針，則可以通過指針來修改對象，這是不被允許的。

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

　　反過來，對于一個指向const對象的指針，可以指向任意一個對象，這個該怎么理解呢？我們首先看看指針賦值的過程：

　　int *ptr = &val;

　　將val的地址賦值給ptr，因為賦值的只是地址，所以不知道ptr所指向的對象是否為const。

　　如果我們把一個地址賦值給一個指向const的指針，那么指針認為這是一個const的對象，也就是說，ptr指針指向了一個“自認為”是const的對象。

　　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，所以我們可以通過給ival賦值更改ival的值。ptrVal指向了一個自認為是const的對象，所以我們無法通過*ptrVal來更改ival的值。

　　3.2 const修飾的指針(const位于指針符號*后面)

　　int *const ptr;

　　上式聲明了一個const類型的指針，表示的意思是指針本身是一個常量，不能被修改。

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

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

　　綜上，可以定義一個指向const對象的const指針

　　const int *const ptr = &ival;

　　3.3 typedef中易出錯的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; 從而認為s_ptr是一個指向const string的指針。

　　首先，ptr是一個指針，const修飾的是一個指針，所以應該是string *const s_ptr; s_ptr是一個指向string的const指針。

　　4. const與數組

　　const與數組的點在于const在定義時必須初始化這個原則，所以使用動態分配數組時，如果數組存儲的是const類型的對象，必須進行初始化(使用初始化符號())。

　　5. const與函數返回值

　　修飾函數的返回值，用于返回一個常量。

　　const int foo();

　　5.1 返回通過值傳遞

　　如果函數返回時采用值傳遞，比如返回一個int類型，那么函數會把返回的值(比如47)復制到外部臨時存儲單元中(產生臨時副本)，所以加const修飾毫無意義

　　int foo();const int foo();

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

　　5.2 返回通過引用傳遞(并不多見)

　　如果返回值不是內部類型，通常使用引用傳遞來返回結果，因為引用傳遞的是本身，不需要產生臨時副本。但需要注意的是，此時僅僅返回一個別名。

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

　　const修飾的返回引用值，表示函數調用的結果只能賦值給一個同類型的const引用。

　　5.3 返回通過指針傳遞

　　const ClassType *foo();

　　表示函數返回一個ClassType類型的指針，這個指針指向一個const對象，指針所指的內容不能被修改，所以函數的返回值只能賦值給指向一個const的同類型的指針。

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

　　6. const與函數參數

　　首先需要明確，const修飾的目的就在于保護所修飾的內容不被改變。

　　在C++中，函數參數分為值傳遞，指針傳遞和引用傳遞。

　　6.1 值傳遞

　　值傳遞在函數調用時產生一個臨時副本，函數中對傳入參數的修改和操作是對副本的操作，不改變實參本身的值，所以無需const來保護。

　　值傳遞的保護很好，但值傳遞存在缺點，需要產生臨時副本，如果傳入的是對象，那么需要進行構造、復制、和析構等操作，效率不高。這時候可以考慮引用傳遞

　　void foo1(int x);void foo2(ClassType instance); //開銷較大

　　下面這種保護無意義：

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

　　6.2 引用傳遞

　　通過傳入實參的引用，降低開銷。因為引用即本身，不需要去產生一個臨時副本。

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

　　對于上述兩個函數，函數調用和值傳遞的形式完全一樣，不同的是函數內部得到的x和ref是調用傳入實參的引用。也正因為如此，引用可以通過函數改變傳入的參數來改變實參。這對與實參來說，比較危險，這時候需要通過const修飾來保護傳入的引用不被修改。

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

　　通常來說，對于基本內部類型，不存在對象的構造等操作，所以下面兩種保護參數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

　　指針傳遞在保護參數不被修改上和引用傳遞是一樣的，指針傳遞還有一個功能是可以擴大接收參數的范圍：

　　void foo1(const ClassType *ptr);

　　結合上面const與指針，我們知道，ptr指向一個自認為是const類型的對象，所以！傳入的對象不一定是const修飾的對象，可以是const對象，也可以非const對象。反過來，如果沒有const修飾函數的形參，則只能傳入非const對象。

　　需要明確，無論傳入的是否是const對象，都無法通過指針來修改這個對象，這和上面指針與const的關系是一致的。

　　最后需要知道：const只能修飾一個輸入參數，如果是輸出參數，無論是引用傳遞還是指針傳遞，都不能使用const來修飾

　　7. const與類的數據成員

　　const修飾的數據成員不能在構造函數中進行初始化，只能使用成員初始化列表進行初始化。

　　我的理解是，因為在構造函數執行之前，使用成員初始化列表對數據成員進行初始化，如果在構造函數中對數據成員進行初始化，相當于對const進行二次賦值，這是不被允許的。

　　之所以這么理解，可以參照類中引用類型的初始化，也是必須在初始化列表中進行初始化，因為引用類型也是在定義的時候必須初始化，要求和const一樣，所以二者都只能使用成員初始化列表來進行初始化。

　　8. const與類的成員函數

　　const成員函數中，const位于函數的參數列表后面(函數聲明前面表示函數的返回值是一個常量)

　　const修飾的成員函數表示成員函數是一個只讀的作用，不改變成員變量。

　　const成員函數真正的含義在于，const其實修飾的成員函數的是隱含參數this指針，也就是說傳入的是const ClassType *this，因為this指向一個const對象，所以不能修改。

　　因為this是指向對象的指針，所以我們需要再次結合const與指針的知識：

　�。�1）const修飾了this，得到const ClassType *this，this指向一個“自認為”是const的對象(也就是本身），所以任何對象(const或者非const)都可以調用一個const成員函數，因為傳入的指針都把自身這個對象看作是const對象，所以不能被修改。

　　（2）對于一個const對象，當其調用成員函數的時候，默認都傳入this指針參數，因為this此時指向一個const對象(本身)，所以相當于成員函數被const修飾，成員函數是一個const成員函數，所以反過來說，const對象只能調用const成員函數，因為非const修飾的成員函數，this指針不是指向const對象。

　　（3）在8.2的基本上，進一步，每個成員函數都可以調用其他成員函數，每個成員函數都傳入this指針，所以成員函數相互調用必須保持this指針的一致性，所以const成員函數只能調用const成員函數，因為二者傳入的this指針都是const修飾的。對于非const成員函數，其傳入非const修飾的this指針，所以不能被調用。

　　搞清楚const真正的含義就明白了，一定要保持const成員函數傳入的是const指針這個意識，對象調用就需要看對象（本身，指針，引用）是否是const。

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