const关键字概述

const关键字时C++引入的一个关键字，const时英文“constant”的缩写，意思时“常量，常数”，用const关键字修饰的变量被称为常变量，即变量值不可改变的只读变量。

常变量本质上仍是一个变量，有别于字面常量，两者最大的区别是：通常情况下，常变量经编译后需要占用一定的内存空间，是可寻址的；而字面常量经编译后其值存储在代码区，是不可寻址的。但是，两者之间并非有绝对界限：在某些编译器对代码进行编译优化时，会将常变量转化成字面常量，这样常变量的值实际上也会存储在代码区，变得不可寻址。

const的作用规律

const可以用来修饰变量的值，也可以用来修饰指向变量地址的指针。

const用来修饰变量的值时，变量的值不可改变，这样的const在《C++ Primer》中被称为底层const(low-level-const);const用来修饰指向变量的指针时，指向变量的指针的值不可改变，这样的const在《C++ Primer》中被称为顶层const(top-level-const)。本文为叙述方便，将指向常变量的指针称为常指针，将值不可改变的指针称为指针常量。

对于const的判定规则是：const到底是底层const还是顶层const取决于const关键字和解引用运算符 * 的相对位置：const若位于*之前，则表示const修饰的是指针类型属性，此时const是一个底层const；const若位于*之后，则表示const修饰的是变量属性，此时const是一个顶层const。

const int i = 1;
const int *p1 = &i; //底层const
//
int j = 2;
int *const p2 = &j; //顶层const
//
const int * const p3 = &i;  //前者是底层const,后者是顶层cosnt

顶层cosnt的写法有两种，两者是等价的。

//写法1和写法2等价，都表示指针指向的变量的值不可改变，都是底层const
const int a = 3;
int const * p = &a;  //写法1
const int * q = &a;  //写法2

const用来修饰指针或者普通变量，首先要保证变量声明或者指针声明都正确。
指针类型声明的语法格式为：

S D;  //表明D是一个类型为S的变量
S * D; //表明D是个指向类型为S的变量的指针

类型S和变量D都可用const修饰。

const int i = 4
const * int k = &i;  //语法格式错误，编译失败

更多细节详见C++官方参考文档cppreference。

对常变量的引用也必须是常变量类型的引用。

const int i = 1;
const int &r1 = i;  //合法，对常变量的引用
int &r2 = i;  //编译失败，对常变量的引用是一个普通引用而非常变量类型的引用。

左值引用在内部实现时是一个指针常量，所以在左值引用前加上一个const修饰符没有意义，编译器会给出警告并自动忽略const的存在。

int i = 1
int & const r = i;//警告并自动忽略const

辨别底层const和顶层const的方法对多重指针仍然适用，此时要以第一个解引用运算符*为准。

//此处的const到底是底层const还是顶层const?
//实际上是底层const,一重指针是一个常量，即二重指针指向的变量是一个常量
int * const * p1;
int i = 1;
int * const p2 = &i;
p2 = &p1

常变量的默认作用域

const修饰的变量，默认仅在本文件内有效。之所以这样约定，是因为：编译器在编译时会默认将常变量用常变量的值进行替换，而要做到这一点，在编译时编译器需要知道常变量的初始值。当程序源文件很多时，在每一文件中都需要访问到常变量的初始值，为了做到这一点，每一个源文件中都需要有对常变量的定义，但是这样会导致对一个变量的重复定义。为了解决这个矛盾，我们约定常变量的默认作用域仅限于本文件，这相当于在不同的文件中定义了多个独立的同名变量。

对于想在多个文件中共享常变量的情形，可以通过在常变量前面添加extern关键字来解决，这样常变量就只用定义一次就可以了。

//file1.h中定义
extern const int a = 1;

//在file2中共享file1中的变量
extern const int a;

const对象和对象的const成员

const可以用来修饰类的对象，也可以用来修饰类的成员函数。

被const修饰的类对象被称为只读对象。

被const修饰的类的成员函数被称为常函数，常函数的语法格式是在函数参数列表的小括号)后面、函数体的大括号{前面添加const关键字。只有类的非静态成员函数才能被声明为常函数，其他函数（如全局函数、静态成员函数）均不可声明为常函数。

只读对象的所有数据成员都是常变量，在对象生成后其值不可再改变，所以编译器不会为只读对象提供默认构造构造函数，因为编译器提供的默认构造函数不会为常对象的数据成员提供有意义的初始值。

在常函数中不允许改变类的任何成员变量的值。通过只读对象只能调用对象的常函数。

常函数可以进行重载。如果两个成员函数的返回值、函数名、参数列表都相同，区别仅仅是一个函数为常函数而另一个不是，则它们之间构成重载。非只读对象在调用重载的常函数时会默认优先调用非const类型的成员函数，若想调用常函数则可通过强制类型转换进行。

((const A &)a).function();
//或者
((const A *)&a).function();

值得注意的是，常函数的声明和定义分开的话，两边都要使用const关键字进行修饰。

const修饰函数的参数和函数的返回值

使用const修饰函数参数时可以防止参数在函数体内部被修改。在传引用参数时使用const修饰引用，既可以保证函数调用的效率，又可以保证参数的安全性。但是，传值调用时，使用const修饰则没有意义，因为传值调用仅仅时传给函数一份实参的拷贝，在函数体内部改变拷贝值不影响实参的值。

在返回值是普通数据，而非引用时，使用const修饰返回值没有意义，因为函数的普通数据返回值本身时一个非左值，不可被改变。当函数的返回值时一个引用时，使用const修饰可以有效阻止对引用对象的篡改，保护数据安全。

常见的对const的错误理解

使用const修饰的变量的值一定不可以改变吗？
答案时否定的。在特殊情况下通过获取常变量的地址，临时改变常变量的值也是可以实现的。

//这里输出结果是8
#include<iostream>void Print(const int & i)
{std::cout<<i<<std::endl;
}int main()
{const int j = 7;int * p;void * q = (void *)&j;p = (int *)q;(*p)++;Print(j);return 0;
}

在编译过程中，编译器做了优化，将常变量j直接替换为7。

//这里输出结果是7
#include<iostream>//void Print(const int & i)
//{//   std::cout<<i<<std::endl;
//}int main()
{const int j = 7;int * p;void * q = (void *)&j;p = (int *)q;(*p)++;///Print(j);std::cout<<j<<std::endl;return 0;
}

由以上的例子可以看出，常变量并非值一定不能改变，在特殊情况下仍然可以改变，所以编译器会进行优化来杜绝改变常变量值的情形。

常引用或者常指针只能指向常变量吗？
答案是否定的。常引用或者常指针只表明不能通过引用或者指针来改变对象的值，不代表不能通过其他引用或者其他指针来该改变对象的值。

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