C++的const关键字

C++的const关键字

整理：Ackarlix

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想小结一下const的种种用法和相关知识

1,const修饰数据

见文:const指针和引用

2,const修饰成员函数

表示该成员函数为常量对象调用，首先来看C++的对象和绑定的成员函数是如何实现的。

class A
{
public:
    void Test(int _a)
    {
        a = _a;
    }
private:
    int a;
};

A::Test(int)是A的成员函数，一个函数是一段可执行代码，它和对象的数据是两回事，它只需要一份拷贝，相当于它们是静态的不变的（static），而非static数据成员是可以有多份拷贝，它们是动态的可变的，它们之间如何关联起来？通过this指针，在成员函数内对成员变量调用时会省略this指针，上面的语句相当于‘this->a = _a’而this指针是如何传进成员函数的？this指针如何传进去这不是程序员关心的，有的编译器通过函数第一个参数，比如上面的A::Test(int)实际上是A::Test(A* this,int);函数参数的压栈顺序是反的，从汇编的角度看，就是通过系统栈传递this指针，当然，有的还会通过寄存器，如何传进去的不用担心，结果是它已经传进去了。所以可以这样理解下面的C++代码：

A a;
a.Test(100);

理解为：

A a;
A::Test(&a,100);

好了，这样理解是最好的了，我们来看const成员函数，如果上面代码中a是常量，看看有什么问题：

const A a;
A::Test(&a,100);

由于Test()的第一个参数是A*，&a的结果是const A*，不能将一个指向常量的指针赋给一个一般指针，编译错误。所以简单在Test定义式中尾部加一个const：

    void Test(int _a) const
    {
        a = _a;
    }

就行了，它相当于第一个this参数的类型换成了const A*，即A::Test(const A* this,int);而一个A*指针是可以赋给const A*的。那这样的话，它和没有const修饰的成员函数可以重载了，对，这两种形式是可以重载。

好继续考虑，如果这样的话，const修饰的成员函数有什么不同？

this是一个指向常量的指针，所以this->将得到一些常量类型的成员，即在const修饰的成员函数内，是不能修改成员变量的。（外话，如果你硬要修改也是可以的，可以作const_cast转型，MSDN中有例子；或者由关键字mutable改变）

好了，我把由const修饰的成员函数的作用讲清楚了，两点：1，常量对象调用；2，不能修改成员变量。

设计的时候，是不是不管三七二十都上一个const和非const成员函数？对于一个接口，最小化后的接口集，从一个方面考虑，如果允许常量对象，你会把哪些接口对它开放，将开放的函数先改成const版，看能否全全工作，如果不能再重载一个非const版本。（1）如果你设计的类不允许有常量对象（思考，如何阻止不能产生常量？），所有接口都非const（2）允许有常量对象，对‘常量性操作’开放const成员函数。

3,const和static

const如果和static一起修饰会是什么后果？先看看static吧。它指‘静态的’，和‘常量的’是近义词，但是在程序中的实际意义相差蛮远。一份数据，首先有一个名字，但是同样一个名字，可能有多份数据，而且在不同时刻，数据所在存储区也是可变的，比如一般函数内的局部变量：

int foo(int x)
{
    int a;
    a = x*x;
    return a;
}

这里的a就是可变的，它在运行期只是一个偏移量，从foo()调用的时候，系统栈的栈顶到变量a的偏移量。它随着调用的时刻不同，将在栈中不同的位置出现，甚至在一个递归的函数中，它可以同时在栈中出现多份数据。但是它只有一个名字a，它是‘动态的’。相对这种‘动态’，用static修饰的变量，将只有一份拷贝，即它的名字只指一份数据，在一个程序的一次运行中。但是这个唯一的静态数据，不一定是常量，它可以是变量。const约束一份数据不能被修改，static表明一份数据是独一无二的（static修饰成员函数时表示它们是和对象不相关的，没有this指针，修饰成员数据时表示这份数据只存在一个拷贝，不存在于不同的对象当中）。在类内部使用静态常量，可以像enum或者#define一样用，但是如果你非要取它们的地址，那就必须有它们的定义式，否则将引发连接错误，比如在一个类内部定义了静态常量，可以不在类外部做静态变量定义，而直接使用它们，就像真常量一样。这样说可能比较难理解，看例子吧：

class A
{
public:
    static const int c = 100;
};

void foo(int const& x)
{
}

...
foo(A::c); // 引用传递需要取地址，连接错误
foo(0+A::c);// ok
...

相比于‘真常量’，比如enum和#define，它们只能是右值，即不能取地址，不能修改，甚至是运行期不存在的，而静态常量有同样的效果，如果你不给出它的定义式，如果取了地址就会有连接错误，不取地址就跟真常量一样，是编译期常量，可用于元编程中。一般const修饰只是约束了一般变量，这种约束只在编译期，为了让程序员不要犯错误，要善于利用const，让编译器查出尽可能多的错误；类内静态常量可以只有带初始化的申明式，利用它可以代替真常量。