const限定符和constexpr初探

const（常量）限定符

        const 定义的变量不能被改变，因此 const 对象必须初始化。

        对象的类型决定了其上的操作，const 对象只能执行不改变其内容的操作。例如用一个对象初始化另一个对象并不会改变本对象的值，只是进行了一次拷贝而已，一但拷贝完成，新的对象和原本的对象就毫无瓜葛了。

        默认情况下，const 对象仅在本文件内有效，当多个文件出现同名的 const 变量时，等同于在多个文件中分别定义了独立的变量。如果想要多个想要共享一个 const 对象时，我们不希望每个文件生成独立的变量，可以在 const 变量的声明和定义前添加extern 关键字。

const 和引用

        把引用绑定到 const 对象上（对常量的引用--reference to const），那么引用本身必须是 const 。

const int ci = 2015;const int &ri = ci;//引用及其对应的对象都是常量

 

       “对 const（常量）的引用”常被人简称为”常量引用“，事实上并不太正确，因为引用本身不是一个对象，如果时刻记得”常量引用“只是一个简称的话还是有些靠谱，毕竟C++语言本身并不允许随意改变引用所绑定的对象，所以这样理解的话所有的引用又都是常量~~好绕~~。

       前面提到过引用必须与其所引用对象的类型一致，这里有第一个特殊情况，在初始化”常量引用“时，在该表达式的结果能转换成引用的类型的前提下，任何表达式都可作为初始值。

       对 const 的引用只是对引用本身可参与的操作做出了限定（不能通过引用改变对象本身的值），并没有限定引用的对象本身是不是一个const（常量）。即“常量引用”可以绑定一个非常量。但是不能通过引用去修改对象的值，却可以通过其他途径来修改对象的值。

int i = 2015;int &r1 = i;const int &r2 = i;//r2可以绑定i，但是不允许修改它的值r1 = 2014;//正确，r1并非常量r2 = 2014;//错误，r2是一个对常量的引用（”常量引用“）

const 和指针

       同引用相同，指针也有指向常量的指针，即不能通过指针去修改其对象的值。

       指针本身是一个对象，所以存在货真价实的常量指针，即指针本身是一个常量。同任何常量对象一样，常量指针必须被初始化，一但初始化完毕它的值就不能再改变了。可以这样理解，常量指针是其本身的值（指针所指对象的地址）不能改变，而不是其所指对象的值不能改变。

int i = 2015;const int *p = &i;//p是指向常量的指针，不能通过p去修改i的值，但是i可以不是常量int * const cp = &i;//cp是常量指针，不能改变cp的值

        对于声明的理解有个好办法是从右向左读：

        对于 const int * p 来说，靠近p最近的是 * ，所以p是一个指针对象，对象的类型由声明符的其余部分决定，const 修饰的是其基本数据类型 int ，所以 p 是一个指向 int 常量的指针。

        对于int * const cp 来说，靠近 cp 最近的是 const ，说明 cp 本身是一个 const（常量）对象，对象的类型由声明符的其余部分决定，再往左看是一个 * ，即cp是一个常量指针，再往左看是其基本数据类型 int ，即 cp 是一个指向 int 类型的常量指针。

       

 

顶层 const 和底层 const

        顶层 const 表示任意的对象为常量，这些对象可以是算数类型，类，指针等等；而底层 const 则与指针和引用等复合类型的基本类型部分有关。

        指针既可以是顶层 const ，也可以是底层 const 。常量指针是顶层 const ，指向常量的指针是底层 const 。 

        在执行对象的拷贝操作时，顶层 const 不受影响，因为拷贝并不会改变对象本身的值（顶层 const 指对象本身为const）。但是底层 const 则必须要求拷入和拷出的对象具有相同的底层 const 资格，或者两个对象的数据类型能够转换，一般来说非常量可以转换为常量，反之则不行。

 

constexpr 和常量表达式

        常量表达式是指值不会改变并且在编译过程（运行后不算）就能得到值的表达式。在程序中会出现明明定义了常量表达式，但是却常常发现初始值并非常量表达式的情况。所以C++允许将变量声明为 constexpr 类型来由编译器验证变量的值是否为常量表达式。一般来说如果认定变量时一个常量表达式，那就把它声明为constexpr类型。

        由于常量表达式的值需要在编译时就得到计算，因此声明 constexpr 的类型必须是及其简单的，计算值显而易见的类型，称为”字面值类型“。算数类型，指针，引用都属于字面值类型，可以被定义为 constexpr 。

        尽管指针和引用能被定义为 constexpr 类型，但他们的初始值受到严格的限定。一个 constexpr 指针的初始值必须是 nullptr 或者 0，或者是固定地址中的对象。（函数体中定义的对象不能是 constexpr ）。

        如果用 constexpr 声明了一个指针，那这个 constexpr 只对指针有效。这与声明的传统读取方法有所出入。

constexpr int * q = nullptr;//q是一个指向整形的常量指针（顶层 const）