c++ const 关键字小结

Ⅰ 前言

c++ const关键字是让我感到一直头疼的地方，决定花点时间翻c++ primer来重温一下const。同时，写总结对我来说也是一件麻烦事。所以，在此记录知识点的逻辑关系，而不是记一些书上 or google可以查到的东西。

Ⅱ 正文

2.1 初始化

const int bufSize = 512;

编译器将用到该变量的地方都替换成对应值，因此：

bufSize = 512; // 错误，相当于 512 = 512，编程没这种写法吧？！
const int bufSize; // 错误，没有初始值。因为bufSize的初始值是运行时决定的，编译过程是不知道bufSize值的
int i = bufSize; // 正确，相当于 i = 512

被其他文件使用

extern const int bufSize; // 正确

2.2 const引用

const int ci = 1024;

int &r2 = ci; // 错误
const int &r1 = ci; // 正确
r1 = 42; // 错误

对于const（常量）对象有：

1. 对const对象不能用非const引用指向
2. 对const的引用不能通过其修改。（这个引用也可以叫常量引用，但是没那么严谨，具体参照《C++ Primer 5th》 p55）

int i = 42;
const int &r1 = i; // 允许将const int 绑定到 int 对象上
const int &r2 = 42; // 正确：r2是一个常量引用
const int &r3 = r1*2; // 正确：r3 是一个常量引用
int &r4 = r1 * 2;  // 错误：r4是一个普通的非常量引用

对于对普通对象的const的引用有：
需要理解编译器行为，首先对于编译器，下面例子是合法的：

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

这里const int 引用了 double 类型，编译器内部会产生一个临时变量来保存dval

const int temp = dval; // 生成临时的int常量，这是编译器创建的一个未命名对象
const int &ri = temp; // 让ri绑定这个临时两

2.2小结：由于 const int & 语义就是不能通过这个引用改变对象值，因此上述的定义需要通过这个层次去理解

2.3 指针和const

把 const [type] & 换成 const [type] *形式去理解，与2.2同理。
由于[type] &只能在初始化时绑定变量，因此指针与引用相比多了一种const指针的情况，即[type] *const。(其实声明[type]& const也是可以的，但是没什么用)

int i = 42,j = 45;
int *const p = &i; // 可以通过p改变i的值，但是不能改变p的指向
*p = 45; // 正确
p = &j; // 错误

const double pi = 3.14159;
const double pi2 = 3.1415;
const double* const pip = π // 即不可以通过pip修改pi的值，也不能改变pip的指向
pip = &pi2; // 错误
*pip = 3.1415; // 错误

2.4 顶层与底层 const

顶层const(top-level const)可以表任意的对象是常量。
底层const(low-level const)则与指针和引用等符合类型的基本类型部分有关，比较特殊的是指针既可以是顶层const也可以是底层const。

int i = 0;
int *const p1 = &i; // 顶层const，不能改变p1
const int ci = 42; //  顶层const，不能改变ci
const int *p2 = &ci; // 底层const，允许改变p2
const int *const p3 = p2; // 靠右是顶层const
const int &r = ci; // 用于声明引用的const都是底层const

对于底层const的限制有，不能忽视，对于读写对象必须具有相同底层const资格。一般来说，非常量可以转换成常量，反之则不行。

int *p = p3; // 错误，p3包含底层const定义
p2 = p3; // 正确
p2 = &i; // 正确
int &r = ci; // 错误
const int &r2 = i; // 正确

小结：1. 顶层const 可以视为右值，可读不可写。2. 底层const可读可写，对于底层const指针类型，可以改变指针指向，但不能通过const指针改变相应地址存储的值。

2.5 c++ 用于验证常量表达式 constexpr

const的问题

const int max_files = 20; // 常量表达式
const int limit = max_files + 1; // 常量表达式
int staff_size = 27; // 不是常量表达式
const int sz = get_size(); // 不是常量表达式

对于sz，虽然本身是一个常量，但是具体值直到运行时才能获取，因此不是常量表达式。
而constexpr是c++11用于验证变量是否为常量表达式的关键字，constexpr在编译时就能获取结果。

constexpr int sz = size(); // 只有当size是一个constexpr函数时，才是一条正确的声明

Note：如果认定一个变量为常量表达式，则将其声明成constexpr

2.6 成员函数中const的应用

class Sales_data {
private:
    std::string bookNo;
public:
    std::string isbn()const{
        return bookNo;
    }
};

对于Sales_data::isbn()返回的bookNo，是this->bookNo的隐式表达，this实际上是Sales_data *const类型。而我们不希望在调用isbn()时，bookNo发生改变，因此在成员函数中加入const声明则是将this声明为 const Sales_data *const类型。这种成员函数被称作 常量成员函数（const member function）

Ⅲ 参考

1. C++ primer 5th