C++中const的用法详解

发表于 分类于 ， ， 阅读次数： 本文字数： 4.6k 阅读时长 ≈ 4 分钟

前言

const在C/C++中是十分重要的，如果单纯理解为“常量”那么你的格局就小了，今天在这里给大家介绍一下const在C++中具体详细的用法。

一、const的基本概念

const名叫常量限定符，用来限定特定变量，以通知编译器该变量是不可修改的。习惯性的使用const，可以避免在函数中对某些不应修改的变量造成可能的改动。

二、const修饰基本数据类型

const修饰一般常量及数组

1
2
3
4
int const a = 100;
const int a = 100; //与上面等价
int const arr [3] = {1,2,3};
const int arr [3] = {1,2,3};//与上面等价

对于这些基本的数据类型，修饰符const可以用在类型说明符前，也可以用在类型说明符后，其结果是一样的。

const修饰指针(*)

主要有以下几种类型：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
char *p = "hello";     // 非const指针,
                       // 非const数据

const char *p = "hello";  // 非const指针,
                          // const数据

char * const p = "hello";   // const指针,
                            // 非const数据

const char * const p = "hello";  // const指针,
                                 // const数据

[常量指针]

当为常量指针时，不可以通过修改所指向的变量的值，但是指针可以指向别的变量。

1
2
3
4
5
6
int a = 5;
const int *p =&a;
*p = 20;   //error  不可以通过修改所指向的变量的值

int b =20;
p = &b; //right  指针可以指向别的变量

指向常量的指针([指针常量])

当为指针常量时，指针常量的值不可以修改，就是不能指向别的变量，但是可以通过指针修改它所指向的变量的值。

1
2
3
4
5
6
int a = 5;
int *const p = &a;
*p = 20;     //right 可以修改所指向变量的值

int b = 10;
p = &b;      //error 不可以指向别的变量

总结

如果const位于星号*的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；

如果const位于星号*的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

通俗理解：
左定值，右定向，const修饰不变量

具体举例

代码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
int main()
{
	int a = 10, b = 20;

	int* p1 = &a;    //可以修改值 也可以修改方向
	*p1 = 100;
	p1 = &b;

	const int* p2 = &a;   //指向
	//int x2=*p2;
	//*P2=100;//error
	//p2=&b;
	int const* p3 = &a;
	//const 在指针前 修饰指向方向可以读取值 自身值可以改变
	int* const p4 = &a;
	//int x=*p4;
	// *p4=100;
	//p4=&b;//error
	//const 在指针后 修饰值本身 p4的值不可以改变 但是后面修饰的值可以
	const int* const p5 = &a;//指针前有指针后也有 均不可以改变
	return 0;
}

三、const修饰函数

const 在函数中根据修饰的位置分为三种：函数参数、函数返回值、成员函数。

1
const  int fun (const int a) const;

const修饰函数参数

修饰函数形参;函数体内不能修改形参a的值。

如果函数作为输出用，不论是什么数据类型，也不论采用指针传递还是引用传递，都不能加const 修饰，否则参数会失去输出功能。

所以：const 只能修饰输入作用的参数

如果参数为指针

如果输入参数为指针，加上const之后就会起保护指针意外修改的作用。

1
void StringCopy(char* strDest, const char* strSource);

在这个函数定义中，我们的的参数strsource加上const修饰，就是为了防止strsource被修改。

可以起到保护作用的原因是：
实参中，指针会指向一段内存地址，调用函数之后，函数会产生一个临时指针变量，这个变量的地址与实参的地址不一样，但是这两个指针指向的内存是同一块。形参加上const 修饰之后，保护了这一块内存地址不被修改，如果刻意修改这一块内存，编译器会报错。

如果参数为引用

如果输入参数为引用，加上const 之后既起到了保护作用，也提高了程序效率。

1
2
void func(Y y);//这里的Y类型为用户定义的类型
void func(Y &y);//采用引用的方式

调用这个函数我们会产生一个临时对象，随后调用拷贝构造函数，当函数结束的时候，进行析构释放资源。

如果改成引用void func(A &a); 只是相当于实参的一个别名，不会产生临时变量。

所以，如果是自定义类型，建议用引用作为函数形参。

const修饰函数返回值

修饰返回值，就是不能修改返回值

[值传递]

如果是值传递，没有必要将返回值用const修饰

1
const int func();

对于函数来说，它的返回值为一个int类型的值，是一个临时的值没有必要用const修饰。

返回值为指针

如果返回值为指针，加上const修饰后，同样的内容是不可以修改的。

这个时候我们接收的变量也必须是const修饰：

1
2
3
const char* func();
char* str = func();// error 
const char* str = func(); //right

返回值为引用

如果返回值为引用，也可以提高效率。但是一般返回引用的地方并不是很多，一般会出现在类的赋值函数中。而且，用const 修饰返回值为引用类型的更少。一般来说不常用。

const修饰成员函数

const 修饰的成员函数为了保护成员变量，要求const 函数不能修改成员变量，否则编译会报错。
函数体内不能修改成员变量的值，增加程序的健壮性或鲁棒性。只有成员函数才可以在后面加const，普通函数后加const无意义。

1
2
3
4
class MyClass {
public:
    void func(int x) const;
};

函数的规则

  1. const 对象只能访问const 成员函数，非const 的对象可以访问任何成员函数，包括const 成员函数。
  2. 如果函数名、参数、返回值都相同的const成员函数和非const成员函数是可以构成重载，那么const对象调用const成员函数，非const对象默认调用非const的成员函数。
  3. const成员函数可以访问所有成员变量，但是只能访问const的成员函数。
  4. 非const成员函数，可以访问任何成员，包括const成员成员函数。
  5. const成员函数不能修改任何的成员变量，除非变量用mutable修饰。

四、类中定义变量(const的特殊用法)

在类中实现常量的定义大致有这么几种方式实现：使用枚举类型，使用const或static

用枚举类型

1
2
3
4
5
6
class test
{
     enum { a = 10, b = 20}; // 枚举常量
     int array1[a];  
     int array2[b];
};

使用const或static

C++11仅不允许在类声明中初始化static非const类型的数据成员。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
// using c++11 standard
class CTest11
{
public:
    static const int a = 3; // Ok in C++11
    static int b = 4;       // Error
    const int c = 5;        // Ok in C++11
    int d = 6;              // Ok in C++11
public:
    CTest11() :c(0) { }     // Ok in C++11
};
 
int main()
{
    CTest11 testObj;
    cout << testObj.a << testObj.b << testObj.c << testObj.d << endl;
    return 0;
}

总结

在不同的标准下 是略微有所不同的

  1. 对于static const 类型的成员变量不管是旧的C++标准还是C++11都是支持在定义时初始化的。
  2. 对于static 非const类型的成员变量C++03和C++11的标准都是不支持在定义时初始化的。
  3. 对于const 非static类型的成员变量C++03要求必须在构造函数的初始化列表中来初始化，而C++11的标准支持这种写法，同时允许在定义时进行初始化操作。
  4. 对于非static 非const成员变量，C++03标准不允许在成员变量定义时初始化，但是C++11标准允许在类的定义时对这些非静态变量进行初始化。
  5. 对于static非const成员变量的初始化方式并未改变，就是在相应的cpp文件中写成int CTest11::b = 5即可，注意要在类定义之后。

五、使用const的好处

  1. 可以定义const常量
    这样可以避免由于无意间修改数据而导致的编程错误，提供了一个保护作用。
  2. 便于进行类型检查
    const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误。
  3. 为函数重载提供了一个参考
    const修饰的函数可以看作是对同名函数的重载。
  4. 可以节省空间，避免不必要的内存分配
    const定义常量从汇编的角度来看，只是给出了对应的内存地址，而不是象宏一样给出的是立即数，所以，const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝，而宏定义的常量在内存中有若干个拷贝。
  5. 提高了效率
     编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高。

六、const在C和C++中的区别

在C语言中，用const修饰的变量，其本质上还是个变量，只是它不允许作为左值存在，也就是不法对该变量进行直接赋值修改该变量，但是这不意味着该变量的值就无法修改。

在C++中 ，在编译的时候，当碰到用const修饰的变量时，编译器是直接将变量的值和变量的符号对应起来一起存到符号表。

例如const int a = 5;在符号表中就会将a和5对应起来，在编译的过程中，当碰到printf(“a = %dn”,a); 时，用 5 直接将 a 替换掉。在C++中，编译器不会为a分配存储空间，在C语言中就会为a分配存储空间，所以在C编译器中，就可以通过指针来改变用const修饰的变量。

其实在C++中，const修饰的变量，在编译的时候如果前面有extern和取地址符 & 时，会为变量分配存储空间是为了兼容C语言，但是在C++中，用const修饰的变量就真的无法修改它的值，可以说是常量。但是在C语言中，const修饰的变量本质上还是变量而不是常量。这在C语言中其实也是矛盾的，因为我们想要用const定义一个常量，但又可以通过指针来改变该常量的值。而C++为了兼容C语言，所以保留了这个特性，但是却无法修改它的值，这就是const在C语言和C++中的区别。