const

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1.const含义

常类型是指使用类型修饰符const说明的类型，常类型的变量或对象的值是不能被更新的。

2.const作用

• 可以定义常量

const int a=100;

• 类型检查

  • const常量与#define宏定义常量的区别：

  ~~const常量具有类型，编译器可以进行安全检查；#define宏定义没有数据类型，只是简单的字符串替换，不能进行安全检查。~~感谢两位大佬指出这里问题，见：issue

  • const常量支持所有类型。
  • 其他情况下它只是一个 const 限定的变量，不要将与常量混淆。

• 防止修改，起保护作用，增加程序健壮性

void f(const int i){
    i++; // error!
}

• 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，而不是像#define一样给出的是立即数。
  • 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。

3.const对象默认为文件局部变量

注意：非const变量默认为extern。要使const变量能够在其他文件中访问，必须在文件中显式地指定它为extern。

未被const修饰的变量在不同文件的访问

// file1.cpp
int ext;
// file2.cpp
#include<iostream>

extern int ext;
int main(){
    std::cout<<(ext+10)<<std::endl;
}

const常量在不同文件的访问

// extern_file1.cpp
extern const int ext=12;
// extern_file2.cpp
#include<iostream>
extern const int ext;
int main(){
    std::cout<<ext<<std::endl;
}

小结：
可以发现未被const修饰的变量不需要extern显式声明！而const常量需要显式声明extern，并且需要做初始化！因为常量在定义后就不能被修改，所以定义时必须初始化。

4.定义常量

const int b = 10;
b = 0; // error: assignment of read-only variable ‘b’
const string s = "helloworld";
const int i,j=0 // error: uninitialized const ‘i’

上述有两个错误：

• b 为常量，不可更改！
• i 为常量，必须进行初始化！(因为常量在定义后就不能被修改，所以定义时必须初始化。)

5.指针与const

与指针相关的const有四种：

const char * a; // 指向const对象的指针或者说指向常量的指针。
char const * a; // 同上
char * const a; // 指向类型对象的const指针。或者说常指针、const指针。
const char * const a; // 指向const对象的const指针。

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

另一种解读方式
利用英文从右边往左边读，并且以to为分界，to之前为描述指针的特性，to之后为描述目标的特性

const char * p; //p is a pointer to const char
char const * p; //同上
char * const p; //p is a const pointer to char
const char * const p; //p is a const pointer to const char

当指针被加上const特性，则指针不可改变指向的地址
当指向的目标特性为char，则内容可以透过指针被修改，如: *char='y';
当指向的目标特性为const char，则内容不可透过指针修改

具体使用如下：

（1） 指向常量的指针

const int *ptr;
*ptr = 10; // error

ptr是一个指向int类型const对象的指针，const定义的是int类型，也就是ptr所指向的对象类型，而不是ptr本身，所以ptr可以不用赋初始值。但是不能通过ptr去修改所指对象的值。

除此之外，也不能使用void*指针保存const对象的地址，必须使用const void*类型的指针保存const对象的地址。

const int p = 10;
const void * vp = &p;
void *vp = &p; // error

另外一个重点是：允许把非const对象的地址赋给指向const对象的指针。

将非const对象的地址赋给const对象的指针:

const int *ptr;
int val = 3;
ptr = &val; // ok

我们不能通过ptr指针来修改val的值，即使它指向的是非const对象!

我们不能使用指向const对象的指针修改基础对象，然而如果该指针指向了非const对象，可用其他方式修改其所指的对象。可以修改const指针所指向的值的，但是不能通过const对象指针来进行而已！如下修改：

int *ptr1 = &val;
*ptr1=4;
cout<<*ptr<<endl;

小结：
1.对于指向常量的指针，不能通过指针来修改对象的值。
2.不能使用void*指针保存const对象的地址，必须使用const void*类型的指针保存const对象的地址。
3.允许把非const对象的地址赋值给const对象的指针，如果要修改指针所指向的对象值，必须通过其他方式修改，不能直接通过当前指针直接修改。

（2） 常指针

const指针必须进行初始化，且const指针指向的值能修改，但指向不能修改。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int num=0, num1=1;
    int * const ptr=&num; // const指针必须初始化！且const指针的指向不能修改
    ptr = &num1; // error! const指针不能修改指向！
    cout<<*ptr<<endl;
}

代码出现编译错误：const指针不能修改指向。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int num=0, num1=1;
    int * const ptr=&num; // const指针必须初始化！且const指针的指向不能修改
    *ptr = 1;
    cout<<*ptr<<endl;
}

代码无事发生，正常输出1。

最后，当把一个const常量的地址赋值给ptr时候，由于ptr指向的是一个变量，而不是const常量，所以会报错，出现：const int* -> int *错误！

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    const int num=0;
    int * const ptr=&num; // error! const int* -> int*
    cout<<*ptr<<endl;
}

上述若改为 const int *ptr或者改为const int *const ptr，都可以正常！

（3）指向常量的常指针

理解完前两种情况，下面这个情况就比较好理解了：

const int p = 3;
const int * const ptr = &p; 

ptr是一个const指针，然后指向了一个int 类型的const对象。

6.函数中使用const

const修饰函数返回值

这个跟const修饰普通变量以及指针的含义基本相同：

（1）const int

const int func1();

这个本身无意义，因为参数返回本身就是赋值给其他的变量！

（2）const int*

const int* func2();

指针指向的内容不变。

（3）int *const

int *const func2();

指针本身不可变。

const修饰函数参数

（1）传递过来的参数及指针本身在函数内不可变，无意义！

void func(const int var); // 传递过来的参数不可变
void func(int *const var); // 指针本身不可变

表明参数在函数体内不能被修改，但此处没有任何意义，var本身就是形参，在函数内不会改变。包括传入的形参是指针也是一样。

输入参数采用“值传递”，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该输入参数本来就无需保护，所以不要加const 修饰。

（2）参数指针所指内容为常量不可变

void StringCopy(char *dst, const char *src);

其中src 是输入参数，dst 是输出参数。给src加上const修饰后，如果函数体内的语句试图改动src的内容，编译器将指出错误。这就是加了const的作用之一。

（3）参数为引用，为了增加效率同时防止修改。

void func(const A &a)

对于非内部数据类型的参数而言，像void func(A a) 这样声明的函数注定效率比较低。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率，可以将函数声明改为void func(A &a)，因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已，不需要产生临 时对象。

但是函数void func(A &a) 存在一个缺点：

“引用传递”有可能改变参数a，这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const修饰即可，因此函数最终成为 void func(const A &a)。

以此类推，是否应将void func(int x) 改写为void func(const int &x)，以便提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

小结：
1.对于非内部数据类型的输入参数，应该将“值传递”的方式改为“const 引用传递”，目的是提高效率。例如将void func(A a) 改为void func(const A &a)。

2.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)。

以上解决了两个面试问题：

• 如果函数需要传入一个指针，是否需要为该指针加上const，把const加在指针不同的位置有什么区别；
• 如果写的函数需要传入的参数是一个复杂类型的实例，传入值参数或者引用参数有什么区别，什么时候需要为传入的引用参数加上const。

7.类中使用const

在一个类中，任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const类型。如果在编写const成员函数时，不慎修改 数据成员，或者调用了其它非const成员函数，编译器将指出错误，这无疑会提高程序的健壮性。

使用const关键字进行说明的成员函数，称为常成员函数。只有常成员函数才有资格操作常量或常对象，没有使用const关键字进行说明的成员函数不能用来操作常对象。

对于类中的const成员变量必须通过初始化列表进行初始化，如下所示：

class Apple{
private:
    int people[100];
public:
    Apple(int i); 
    const int apple_number;
};

Apple::Apple(int i):apple_number(i)
{

}

const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.

例如：

// apple.cpp
class Apple
{
private:
    int people[100];
public:
    Apple(int i); 
    const int apple_number;
    void take(int num) const;
    int add();
    int add(int num) const;
    int getCount() const;

};
// apple.cpp
Apple::Apple(int i) : apple_number(i)
{
}
int Apple::add(int num)
{
    take(num);
    return 0;
}
int Apple::add(int num) const
{
    take(num);
    return 0;
}
void Apple::take(int num) const
{
    std::cout << "take func " << num << std::endl;
}
int Apple::getCount() const
{
    take(1);
    //    add(); // error
    return apple_number;
}
int main()
{
    Apple a(2);
    cout << a.getCount() << endl;
    a.add(10);
    const Apple b(3);
    b.add(100);
    return 0;
}
// main.cpp

编译：bazel run basic_content/const/class_const/first_example:main

此时报错，上面getCount()方法中调用了一个add方法，而add方法并非const修饰，所以运行报错。也就是说const成员函数只能访问const成员函数。

当调用改为：

const Apple b(3);
b.add(); // error

此时，可以证明的是const对象只能访问const成员函数。

我们除了上述的初始化const常量用初始化列表方式外，也可以通过下面方法：

第一：将常量定义与static结合，也就是：

static const int apple_number

第二：在外面初始化：

const int Apple::apple_number=10;

当然，如果你使用c++11进行编译，直接可以在定义出初始化，可以直接写成：

static const int apple_number=10;
// 或者
const int apple_number=10;

这两种都在c++11中支持！

编译的时候加上-std=c++11即可！

这里提到了static，下面简单的说一下：

在C++中，static静态成员变量不能在类的内部初始化。在类的内部只是声明，定义必须在类定义体的外部，通常在类的实现文件中初始化。

在类中声明：

static int ap;

在类实现文件中使用：

int Apple::ap=666

对于此项，c++11不能进行声明并初始化，也就是上述使用方法。