【C++】const 的用法

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1. const对象的链接性

1.1 默认状况

  • 默认情况下，const对象被设定为内部链接，即仅在文件内有效。
  • 当多个文件出现同名的const变量时，等同于在不同文件中分别定义了独立的变量。

1.2 实现外部链接的方法

对于const变量，**不管是声明还是定义* 都添加extern关键字。即可实现外部链接性。

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//file1.cpp定义并初始化了一个常量，该常量能被其他文件访问
extern const int SIZE = 0;
//file2.h文件下声明
extern const int SIZE;//与之前定义的变量为同一个

2 对const的引用

对const的引用即常量引用。
它对且仅对引用可参与的操作进行了限定。对于引用的对象本身是否是一个常量未作限定。

2.1 const引用的初始化

一般而言，引用的对象必须与引用类型严格匹配。

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int i = 0;
double d = 3.14;
int &r = i;//正确
int &ra = d;//错误
int &rb = 3.14;//错误

但是，const引用是个例外，它允许使用任意表达式作为初始值，只要该表达式的结果能转换成引用的类型即可。

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int i = 0;
double d = 3.14;
const int &ra = i;
const int &rb = 42;
const int &rc = i * 2;
const int &rd = d;//注意

2.2 内部机制

对于 

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double d = 3.14;
const int &rd = d;

之所以可以行得通，是因为编译器把上述代码变为了一下的形式： 

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const int temp = d;
const int &rd = temp;

可以看出const引用可以绑定临时变量，这是它的一个重要的不同点。而普通的引用是不可以这么做的，因此： 

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const int &ra = 3 * (2 + 4);//生成临时变量，可以
const int &rb = fun();//fun()为返回一个int临时变量的函数，可以

3. const与指针

3.1 指向常量的指针

基本概念

不能通过该指针改变指向的量的值（不管它是不是常量）。 

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double PI = 3.14;
const double *p = Π//不一定非要指向常量

基本原则

一般而言，指针的类型一定要与指向的对象严格匹配，除了两种例外。第一个就是允许令一个指向常量的指针指向一个非常量对象。
指向常量的指针并不要求其指向的对象一定为常量，但普通指针一定不能指向常量。
可以这么想：所谓“指向常量的指针（或引用）”只不过是自以为是罢了，它们觉得自己指向了一个常量，因而自觉地不去改变对象的之。
——《C++ Primer》

3.2 const指针

基本概念

指针本身是常量，不能变更自己指向的对象。且必须初始化。 

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int n = 0;
int * const p = &i;//p不可改变，必须一直指向n

3.3 区分

技巧：

  • 以*符号为界，看const在左还是在右。
  • 只需从右向左阅读r的定义，离变量名最近的符号对变量的类型有最直接的影响, 并以此来分析。
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const int *p = &n;//指向常量的指针
int const *p = &n;//指向常量的指针

int *const p = &n;//常指针

const int * const p = &n;//指向常量的常指针

4. 顶层const与底层const

4.1 概念

大多数情况下，这对概念是针对指针而言的。

  • 顶层const 若指针本身为常量（即常指针），则称为顶层const。
    更一般的，顶层const可以表示任意的对象其本身是常量。
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int i = 0;
int *const p1 = &i;//不能改变p1的值，这是一个顶层const
const int ci =42;//不能改变ci的值，这是一个顶层const
  • 底层const 若指针所指的对象为一个常量，则成为底层const。

注意：指向“常量”的指针不代表它所指向的内容一定是常量，只是代表不能通过解引用符（操作符*）来改变它所指向的内容。如 const引用为底层const。

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const int *p2 = &ci;//允许改变p2的值，这是一个底层const
const int &r = ci;//用于声明引用的const为底层const

4.2 记忆技巧

将const考虑成向右结合
如果const右结合修饰的为类型或者*，那这个const就是一个底层const，即指向常量的指针。（底层比较隐晦，从你看到的对象开始，要再转一道才可以）
如果const右结合修饰的为标识符，那这个const就是一个顶层const，即常指针或普通常量。（顶层比较显眼，你看到对象就是）

4.3 作用

为什么要区分顶层和底层呢？这是因为在拷贝赋值时，const是顶层还是底层对拷贝是否合法起决定性作用。

有以下规则：

  1. 顶层const对拷贝赋值不起影响。
  2. 左值若无底层const, 则右值有无底层const都无所谓。
  3. 左值若有底层const, 则右值一定不可有底层const。

简而言之一句话：变量指针或引用不可指向常量。
举例：

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int i = 0;
const int ci = 5;//顶层const
i = ci;//正确，右值n有一个顶层const，对拷贝不造成影响

int *const p1 = &i;//p1有顶层const
const int *p2 = &ci;//p2有底层const
const int *const p3 = p2;
p2 = p3;//正确，p3的顶层const不影响， 二者都有底层const

p2 = p3;//正确，都有底层const
int *p = p3;//错误，p无底层const而p3有
int *const px = &ci;//错误，&ci 将const int 转换为 const int *,有底层const，而左值没有
int &r = ci;//错误，变量引用不可绑定到常量上（int类型数据无底层const的说法）