C++ <003> const关键字

一、基本描述

定义变量时的限定符，表示变量值不能改变。

const int bufSize = 512;
bufSize = 512; // 错误：试图向const对象写值

由于const一旦创建就不可更改，所以const对象必须初始化（否则定义一个默认值且不可修改的变量没有任何意义）。

const int i = get_size(); // 正确
const int j = 42; // 正确
const int k; // 错误：未初始化

使用值传递初始化时，被初始化的对象是否为const与初始化对象是否为const无关。也即，const对象与非const对象可以互为初始化。

int i = 0;
int j = i; // 正确，非const初始化非const
const int k = i; // 正确，非const初始化const

const int x = 0;
int y = x; // 正确，const初始化非const
const int z = x; // 正确，const初始化const

 

二、const初始化引用时的例外

1、C++规定引用类型必须与被引用对象一致：

int i = 2;
double &j = i; // 错误：引用类型与对象类型不一致

2、C++还规定引用必须绑定到左值：

注：左值和右值的辨别方法是，能取地址的是左值。

int &i = 2;    // 错误：不允许用右值初始化
int &j = a * 2 // 错误：不允许用表达式初始化，实际上表达式（a*2）是右值

3、但是用const初始化引用时会有例外：

 const引用类型与对象类型不一致（但可以转化）：

int i = 2;
const double &j = i; // 正确：j是常量引用

const引用绑定到一个非左值上（类型一致或可以转化）：

const int &i = 2;    // 正确：i是常量引用
const int &j = a * 2 // 正确：j是常量引用

原因在于，const引用将会额外创建一个临时变量，并绑定上去。

C++支持这种做法的目的在于，既然不能通过const引用修改对象值，那么额外创建一个常量和直接绑定对象并没有什么区别，所以干脆让const引用支持这种非常规做法。

 

三、顶层const和底层const

通常在指针/引用与const符同时使用时会用到这个概念。修饰指针本身的const称为顶层const，修饰指针所指向对象的const称为底层const。底层const与顶层const是两个互相独立的修饰符，互不影响。

 1、const与指针

指针本身是一个独立的对象，它又可以指向另一个对象。所以指针和const同时使用时，有两种情况：

int i = 0;
int *const j = &i; // 指针j指向i，const修饰指针j本身，所以j的地址值不允许修改，但可以通过j修改i的值
const int *k = &i; // 指针k指向i，const修饰k指向的i，所以k的地址值可以修改，但不可以通过k修改i的值

2、const与对象

引用一旦初始化，就不能再修改（绑定），所以引用本身就具有"const"的性质。与指针相比，引用相当于内置了顶层const。

所以使用引用时，就只需考虑是否为底层const：

int i = 0;
const int &j = i; // j为绑定到i的const引用，不允许使用j来修改i

3、其它

(1)可以将底层const的指针（或引用）指向（或绑定）到非const对象，但不允许非底层const的指针（或引用）指向（或绑定）到const对象。 （即：const对象不允许通过任何方式（指针/引用）被修改。）

(2)修饰值本身的const均为顶层const：

const int i = 0; // 顶层const;

4、const与函数

(1)值传递的const形参:

void fcn(const int i) { /* ... */ }

这个函数中，变量i为值传递形参，根据值传递的初始化规则，形参i是否为const与传入的实参是否为const是完全无关的。这里的const仅表示i在函数体中不允许修改。如下的调用均为合法调用：

int x = 0;
fcn(x);
const int y = 0;
fcn(y);

因为值传递的const形参在调用上与非const形参没有区别（大概是指，无论形参是否为const，实参都不会被修改。），所以仅仅使用const无法区分参数类别，所以无法实现函数重载，如下的重载是错误的：

void fcn1(const int i) { /* ... */ }
void fcn1(int i) { /* ... */ } // 错误：重复定义函数，不能实现重载

(2)const指针/引用的形参

对于顶层const的指针，与上一小节一样，其const性质与实参无关，顶层const仅表示指针/引用本身在函数体中不允许修改。所以我们只需要讨论底层const的指针/引用。

void fcn2(const int &x) { /* ... */ } // 接受const或非const的int引用，但是不允许通过x修改传入的对象
void fcn2(const int *y) { /* ... */ } // 接受const或非const的int指针，但是不允许通过y修改传入的对象

如上两个函数都定义了底层const的形式参数，它们可以接受const或非const对象，但是不能在函数体内修改这些对象。所以如下的调用都是合法的：

int i = 0;
fcn2(i);  // 正确：调用第一个函数
fcn2(&i); // 正确：调用第二个函数

const int j = 0;
fcn2(j);  // 正确：调用第一个函数
fcn2(&j); // 正确：调用第二个函数

由于底层const描述实参性质（不允许在调用函数内部被修改），可以在调用时区分const，所以使用底层const的指针/引用可以实现函数重载：

void fcn3(int &x) { /* ... */ } 
void fcn3(const int &x) { /* ... */ } // 新函数，作用于const的引用

所以可以分别调用两个函数：

int i = 0;
fcn3(i); // 正确：调用第一个函数

const int j = 0;
fcn3(j); // 正确：调用第二个函数

注意，当传递非常量对象时，编译器会优先调用非常量版本的函数。

(3)总结

• 顶层const的形式参数不能实现函数重载，但底层const形参可以
• 当函数不修改参数值时，尽可能将形式参数定义为（底层）const参数。一方面，（底层）const参数可以保护参数对象；另一方面，因为（底层）const参数可以接受常量与非常量对象，但非（底层）const参数只能接受非常量对象。

 

 

 

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