const的用法详解

一、面向对象是C++的重要特性.

   但是c++在c的基础上新增加的几点优化也是很耀眼的,就const直接可以取代c中的#define，以下几点很重要,学不好后果也也很严重

1. 限定符声明变量只能被读

const int i=5;  int j=0;  ...  i=j; //非法，导致编译错误  j=i; //合法

2. 必须初始化

const int i=5; //合法  const int j; //非法，导致编译错误

3. 在另一连接文件中引用const常量

extern const int i; //合法extern const int j=10; //非法，常量不可以被再次赋值

      在C++中const默认具有内部链接性，也就是说如果声明const int i = 10;等价于 static const int i =10;通常可以将const 常量和inline函数放在头文件中。所以要在A文件定义时用extern const int i=10;B文件中引用时用extern const int i。在C中恰好相反，const 默认具有外部链接属性，所以在引用外部const 常量时无需加extern。

4. 便于进行类型检查

  用const方法可以使编译器对处理内容有更多了解。 

#define I=10const long &i=10; /*dapingguo提醒:由于编译器的优化，使得在const long i=10; 时i不被分配内存，而是已10直接代入以后的引用中，以致在以后的代码中没有错误，为达到说教效  果，特别地用&i明确地给出了i的内存分配。不过一旦你关闭所  有优化措施，即使const long i=10;也会引起后面的编译错误。*/  char h=I; //没有错  char h=i; //编译警告，可能由于数的截短带来错误赋值。

5. 可以避免不必要的内存分配

#define STRING "abcdefghijklmn\n"  const char string[]="abcdefghijklm\n";  ...  printf(STRING); //为STRING分配了第一次内存  printf(string); //为string一次分配了内存，以后不再分配  ...  printf(STRING); //为STRING分配了第二次内存  printf(string);  ...  

  由于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#define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#define定义的常量在内存中有若干个拷贝。但是这个地方也有点其他问题，大家自己好好研究下吧，给个例子：

#include <stdio.h> #define ABCD    "ABCD"const char a[] = "ABCD";static voidp(const char *s){        printf("%X\n", s);}int   main(void){        const char b[] = "ABCD";        p(ABCD);        p(ABCD);        p(a);        p(b);        return 0;}

程序输出为：40074840074840073FFFFFEB00

编译器管不了你运行是更改所谓的const int 变量。 但对于你声明的const int 变量。在它的编译空间里，它保留了这个数值。 所以，调用的时候，把立即数传过去了（这个值在编译时就确定了）。

6. 可以通过函数对常量进行初始化

 int value();   const int i=value();

  dapingguo说：假定对ROM编写程序时，由于目标代码的不可改写，本语句将会无效，不过可以变通一下：
  const int &i=value();
  只要令i的地址处于ROM之外，即可实现：i通过函数初始化，而其值有不会被修改。
7. 是不是const的常量值一定不可以被修改呢？
  观察以下一段代码：  

const int i=0;int *p=(int*)&i;p=100;

     通过强制类型转换，将地址赋给变量，再作修改即可以改变const常量值。

     说明了申明为常量的数据也可能被改变。我这里补充的是不要对const 的滥用。强制绕过const 检查可能引起运行错误。把const int i=0 声明在函数内，能够达到你的目的把const int i=0 声明为全局变量，虽然仍然能够用强制转换绕过编译器检查，但会引起运行错误。
可参考下例： 

const int j=50;void main(){    const int i=0;    int *p=(int*)&i;    *p=100;     int *p2=(int *)&j;    *p2=200;  // runtime error    cout << &i << &j;    system("pause");}

8. 请分清数值常量和指针常量，以下声明颇为玩味：

 int ii=0; const int i=0; //i是常量，i的值不会被修改 const int *p1i=&i; //指针p1i所指内容是常量，可以不初始化 int * const p2i=&ii //指针p2i是常量，所指内容可修改 const int * const p3i=&i; //指针p3i是常量，所指内容也是常量 p1i=&ii //不合法 左操作数包含“int *”类型 *p2i=100; //不合法  右操作数包含“int *const ”类型

指向常量的指针并不能保证所指向的值不被改变

const int i=10;void main(){    const int j=20;    int k = 30;    const int * p1=&i;    const int * p2 = &j;    const int * p3 = &k;    // i=80; fail    // j= 20; fail    // *p3 = 50; fail    // 以上三种均未逃过编译器检查    k=80;   // succeed 逃过了编译器检查。 *p3 不行，但直接改k 允许。    system("pause");}

所以对const 的理解，全局变量不仅有编译的保护，还有运行的保护。对局部变量，则只有编译的保护。
所以，当你声明一个局部const变量时，它可能在运行期被改变。

二、关于C++中的const关键字的用法非常灵活

1. const常量，如：

const int max = 100;   

优点：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（边际效应）

2. const 修饰类的数据成员。

如：

class A{  const int size;  …  }

const数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类声明中初始化const数据成员，因为类的对象未被创建时，编译器不知道const 数据成员的值是什么。如

class A{    const int size = 100; //错误    int array[size]; //错误，未知的size}

const数据成员的初始化只能在类的构造函数的初始化表中进行。要想建立在整个类中都恒定的常量，应该用类中的枚举常量来实现。如

class A{     …     enum {size1=100, size2 = 200 };     int array1[size1];     int array2[size2];  }

枚举常量不会占用对象的存储空间，他们在编译时被全部求值。但是枚举常量的隐含数据类型是整数，其最大值有限，且不能表示浮点数。

3. const修饰指针的情况，见下式：

int b = 500;  const int* a = &b;//[1]int const *a = &b;//[2]int* const a = &b;//[3] const int* const a = &b;//[4] 

如果你能区分出上述四种情况，那么，恭喜你，你已经迈出了可喜的一步。不知道，也没关系，我们可以参考《Effective c++》Item21上的做法，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。因此，[1]和[2]的情况相同，都是指针所指向的内容为常量（const放在变量声明符的位置无关），这种情况下不允许对内容进行更改操作，如不能*a = 3 ；[3]为指针本身是常量，而指针所指向的内容不是常量，这种情况下不能对指针本身进行更改操作，如a++是错误的；[4]为指针本身和指向的内容均为常量。  

4. const的初始化  

先看一下const变量初始化的情况  

1) 非指针const常量初始化的情况：A b;  

const A a = b;  

2) 指针const常量初始化的情况：

A* d = new A();  const A* c = d;  //或者：const A* c = new A();  

3）引用const常量初始化的情况：  

A f;  const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数，而不能访问一般的成员函数；  

  [思考1]： 以下的这种赋值方法正确吗？  
  const A* c=new A();  
  A* e = c;  
  [思考2]： 以下的这种赋值方法正确吗？  
  A* const c = new A();  
  A* b = c;

5. 函数声明中的运用

      另外const 的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用。在一个函数声明中，const 可以修饰函数的返回值，或某个参数；对于成员函数，还可以修饰是整个函数。有如下几种情况，以下会逐渐的说明用法：A& operator=(const A& a);  

void fun0(const A* a );  void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数 const A fun2( );

1） 修饰参数的const，如：

 void fun0(const A* a ); void fun1(const A& a);  

     调用函数的时候，用相应的变量初始化const常量，则在函数体中，按照const所修饰的部分进行常量化，如形参为const A* a，则不能对传递进来的指针的内容进行改变，保护了原指针所指向的内容；如形参为const A& a，则不能对传递进来的引用对象进行改变，保护了原对象的属性。  
[注意]：参数const通常用于参数为指针或引用的情况，且只能修饰输入参数;若输入参数采用“值传递”方式，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该参数本就不需要保护，所以不用const修饰。

[总结]     

       对于非内部数据类型的输入参数，因该将“值传递”的方式改为“const引用传递”，目的是为了提高效率。例如，将void Func(A a)改为void Func(const A &a)。对于内部数据类型的输入参数，不要将“值传递”的方式改为“const引用传递”。否则既达不到提高效率的目的，又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x)不应该改为void Func(const int &x)； 修饰返回值的const，如：

const A fun2( );const A* fun3( );  

这样声明了返回值后，const按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)  {        return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),        lhs.denominator() * rhs.denominator());  }  

返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:

Rational a,b;  Radional c;  (a*b) = c;  

一般用const修饰返回值为对象本身（非引用和指针）的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。  
       一般情况下，函数的返回值为某个对象时，如果将其声明为const时，多用于操作符的重载。通常，不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。原因如下：如果返回值为某个对象为const（const A test = A 实例）或某个对象的引用为const（const A& test = A实例） ，则返回值具有const属性，则返回实例只能访问类A中的公有（保护）数据成员和const成员函数，并且不允许对其进行赋值操作，这在一般情况下很少用到。如果给采用“指针传递”方式的函数返回值加const修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。如：

const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误：

char *str=GetString();

正确的用法是：

const char *str=GetString();

     函数返回值采用“引用传递”的场合不多，这种方式一般只出现在类的赙值函数中，目的是为了实现链式表达。如：

class A{    …    A &operate = (const A &other); //负值函数}   A a,b,c; //a,b,c为A的对象   …   a=b=c; //正常   (a=b)=c; //不正常，但是合法

若负值函数的返回值加const修饰，那么该返回值的内容不允许修改，上例中a=b=c依然正确。(a=b)=c就不正确了。
[思考3]： 这样定义赋值操作符重载函数可以吗？  
const A& operator=(const A& a);
    类成员函数中const的使用，一般放在函数体后，形如：void fun() const;  任何不会修改数据成员的函数都因该声明为const类型。如果在编写const成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其他非const成员函数，编译器将报错，这大大提高了程序的健壮性。如：

class Stack{public:  void Push(int elem);  int Pop(void);  int GetCount(void) const; //const 成员函数private:    int m_num;  int m_data[100];};int Stack::GetCount(void) const{  ++m_num; //编译错误，企图修改数据成员m_num  Pop(); //编译错误，企图调用非const函数  Return m_num;}

[思考题答案]  

1 这种方法不正确，因为声明指针的目的是为了对其指向的内容进行改变，而声明的指针e指向的是一个常量，所以不正确；  
2 这种方法正确，因为声明指针所指向的内容可变；  
3 这种做法不正确；  
在const A::operator=(const A& a)中，参数列表中的const的用法正确，而当这样连续赋值的时侯，问题就出现了：  

A a,b,c:  (a=b)=c;  

因为a.operator=(b)的返回值是对a的const引用，不能再将c赋值给const常量。