原创 const的思考

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。（当然，我们可以偷梁换柱进行更新：）

2、为什么引入const？

　 const 推出的初始目的，正是为了取代预编译指令，消除它的缺点，同时继承它的优点。

3、cons有什么主要的作用？

（1）可以定义const常量，具有不可变性。

例如：

const int Max="100";

int Array[Max];

（2）便于进行类型检查，使编译器对处理内容有更多了解，消除了一些隐患。

例如：

void f(const int i) { .........}

编译器就会知道i是一个常量，不允许修改；

（3）可以避免意义模糊的数字出现，同样可以很方便地进行参数的调整和修改。

同宏定义一样，可以做到不变则已，一变都变！如（1）中，如果想修改Max的内容，只需要：const int Max="you" want;即可！

（4）可以保护被修饰的东西，防止意外的修改，增强程序的健壮性。

还是上面的例子，如果在函数体内修改了i，编译器就会报错；

例如：

void f(const int i) { i="10";//error! }

(5) 为函数重载提供了一个参考。

class A

{

......

void f(int i) {......} //一个函数

void f(int i) const {......} //上一个函数的重载

......

};

(6) 可以节省空间，避免不必要的内存分配。

例如：

#define PI 3.14159 //常量宏

const doulbe Pi="3".14159; //此时并未将Pi放入ROM中

......

double i="Pi"; //此时为Pi分配内存，以后不再分配！

double I="PI"; //编译期间进行宏替换，分配内存

double j="Pi"; //没有内存分配

double J="PI"; //再进行宏替换，又一次分配内存！

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。

（7） 提高了效率。

编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，

使得它的效率也很高。

3、如何使用const？

（1）修饰一般常量

　　 一般常量是指简单类型的常量。这种常量在定义时，修饰符const可以用在类型说明符前，也可以用在类型说明符后。

例如：

int const x="2";　　或　　const int x="2";

（2）修饰常数组

　　 定义或说明一个常数组可采用如下格式：

　　 int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5};　

const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};

（3）修饰常对象

　常对象是指对象常量，定义格式如下：

class A;

　　 const A a;

A const a;

　　 定义常对象时，同样要进行初始化，并且该对象不能再被更新，修饰符const可以放在类名后面，也可以放在类名前面。　

（4）修饰常指针

const int *A;    //const/修饰指向的对象，A可变，A指向的对象不可变

int const *A; 　 //const修饰指向的对象，A可变，A指向的对象不可变

int *const A;    //const修饰指针A， A不可变，A指向的对象可变

const int *const A; //指针A和A指向的对象都不可变

（5）修饰常引用

　使用const修饰符也可以说明引用，被说明的引用为常引用，该引用所引用的对象不能被更新。其定义格式如下：

　　 const double & v;

　 （6）修饰函数的常参数

const修饰符也可以修饰函数的传递参数，格式如下：

void Fun(const int Var);

告诉编译器Var在函数体中的无法改变，从而防止了使用者的一些无意的或错误的修改。

（7）修饰函数的返回值：

const修饰符也可以修饰函数的返回值，是返回值不可被改变，格式如下：

const int Fun1();

const MyClass Fun2();

（8）修饰类的成员函数：

const修饰符也可以修饰类的成员函数，格式如下：

class ClassName

{

public:

　 　int Fun() const;

　 .....

}；

这样，在调用函数Fun时就不能修改类里面的数据

（9）在另一连接文件中引用const常量

extern const int i; //正确的引用

extern const int j="10"; //错误！常量不可以被再次赋值

另外，还要注意，常量必须初始化！

例如：

const int i="5";

4、几点值得讨论的地方：

（1）const究竟意味着什么？

说了这么多，你认为const意味着什么？一种修饰符？接口抽象？一种新类型？

也许都是，在Stroustup最初引入这个关键字时，只是为对象放入ROM做出了一种可能，对于const对象，C++既允许对其进行静态初始化，也允

许对他进行动态初始化。理想的const对象应该在其构造函数完成之前都是可写的，在析够函数执行开始后也都是可写的，换句话说，const对

象具有从构造函数完成到析够函数执行之前的不变性，如果违反了这条规则，结果都是未定义的！虽然我们把const放入ROM中，但这并不能够

保证const的任何形式的堕落，我们后面会给出具体的办法。无论const对象被放入ROM中，还是通过存储保护机制加以保护，都只能保证，对于

用户而言这个对象没有改变。

（2）位元const V.S. 抽象const?

对于关键字const的解释有好几种方式，最常见的就是位元const 和 抽象const。下面我们看一个例子：

class A

{

public:

......

A f(const A& a);

......

};

如果采用抽象const进行解释，那就是f函数不会去改变所引用对象的抽象值，如果采用位元const进行解释，那就成了f函数不会去改变所引用

对象的任何位元。

我们可以看到位元解释正是c++对const问题的定义，const成员函数不被允许修改它所在对象的任何一个数据成员。

为什么这样呢？因为使用位元const有2个好处：

最大的好处是可以很容易地检测到违反位元const规定的事件：编译器只用去寻找有没有对数据成员的赋值就可以了。另外，如果我们采用了位

元const，那么，对于一些比较简单的const对象，我们就可以把它安全的放入ROM中，对于一些程序而言，这无疑是一个很重要的优化方式。

当然，位元const也有缺点，要不然，抽象const也就没有产生的必要了。

首先，位元const的抽象性比抽象const的级别更低！实际上，大家都知道，一个库接口的抽象性级别越低，使用这个库就越困难。

其次，使用位元const的库接口会暴露库的一些实现细节，而这往往会带来一些负面效应。所以，在库接口和程序实现细节上，我们都应该采用

抽象const。

有时，我们可能希望对const做出一些其它的解释，那么，就要注意了，目前，大多数对const的解释都是类型不安全的，这里我们就不举例子

了，你可以自己考虑一下，总之，我们尽量避免对const的重新解释。

（3）放在类内部的常量有什么限制？

看看下面这个例子：

class A

{

private:

const int c3 = 7; // ???

static int c4 = 7; // ???

static const float c5 = 7; // ???

......

};

你认为上面的3句对吗？呵呵，都不对！使用这种类内部的初始化语法的时候，常量必须是被一个常量表达式初始化的整型或枚举类型，而且必

须是static和const形式。这显然是一个很严重的限制！

那么，我们的标准委员会为什么做这样的规定呢？一般来说，类在一个头文件中被声明，而头文件被包含到许多互相调用的单元去。但是，为

了避免复杂的编译器规则，C++要求每一个对象只有一个单独的定义。如果C++允许在类内部定义一个和对象一样占据内存的实体的话，这种规

则就被破坏了。

（4）如何初始化类内部的常量？

一种方法就是static 和 const 并用，在内部初始化，如上面的例子；

另一个很常见的方法就是初始化列表：

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) {}

private:

const int test;

}；

还有一种方式就是在外部初始化，例如：

class A

{

public:

A() {}

private:

static const int i; //注意必须是静态的！

}；

const int A::i=3;

（5）常量与数组的组合有什么特殊吗？

我们给出下面的代码：

const int size[3]={10,20,50};

int array];

有什么问题吗？对了，编译通不过！为什么呢？

const可以用于集合，但编译器不能把一个集合存放在它的符号表里，所以必须分配内存。在这种情况下，const意味着“不能改变的一块存储

”。然而，其值在编译时不能被使用，因为编译器在编译时不需要知道存储的内容。自然，作为数组的大小就不行了：）

（6）this指针是不是const类型的？

this指针是一个很重要的概念，那该如何理解她呢？也许这个话题太大了，那我们缩小一些：this指针是个什么类型的？这要看具体情况：如

果在非const成员函数中，this指针只是一个类类型的；如果在const成员函数中，this指针是一个const类类型的；如果在volatile成员函数中

,this指针就是一个volatile类类型的。

（7）const到底是不是一个重载的参考对象？

先看一下下面的例子：

class A

{

......

void f(int i) {......} //一个函数

void f(int i) const {......} //上一个函数的重载

......

};

上面是重载是没有问题的了，那么下面的呢？

class A

{

......

void f(int i) {......} //一个函数

void f(const int i) {......} //？？？？？/

......

};

这个是错误的，编译通不过。那么是不是说明内部参数的const不予重载呢？再看下面的例子：

class A

{

......

void f(int& ) {......} //一个函数

void f(const int& ) {......}//？？？？？/

......

};

这个程序是正确的，看来上面的结论是错误的。为什么会这样呢？这要涉及到接口的透明度问题。按值传递时，对用户而言，这是透明的，用

户不知道函数对形参做了什么手脚，在这种情况下进行重载是没有意义的，所以规定不能重载！当指针或引用被引入时，用户就会对函数的操

作有了一定的了解，不再是透明的了，这时重载是有意义的，所以规定可以重载。

（8）什么情况下为const分配内存？

以下是我想到的可能情况，当然，有的编译器进行了优化，可能不分配内存。

A、作为非静态的类成员时；

B、用于集合时；

C、被取地址时；

D、在main函数体内部通过函数来获得值时；

E、const的 class或struct有用户定义的构造函数、析构函数或基类时；。

F、当const的长度比计算机字长还长时；

G、参数中的const；

H、使用了extern时。

不知道还有没有其他情况，欢迎高手指点：）

（9）临时变量到底是不是常量？

很多情况下，编译器必须建立临时对象。像其他任何对象一样，它们需要存储空间而且必须被构造和删除。区别是我们从来看不到编译器负责

决定它们的去留以及它们存在的细节。对于C++标准草案而言：临时对象自动地成为常量。因为我们通常接触不到临时对象，不能使用与之相关

的信息，所以告诉临时对象做一些改变有可能会出错。当然，这与编译器有关，例如：vc6、vc7都对此作了扩展，所以，用临时对象做左值，

编译器并没有报错。

（10）与static搭配会不会有问题？

假设有一个类：

class A

{

public:

......

static void f() const { ......}

......

};

我们发现编译器会报错，因为在这种情况下static不能够与const共存！

为什么呢？因为static没有this指针，但是const修饰this指针，所以...

（11）如何修改常量？

有时候我们却不得不对类内的数据进行修改，但是我们的接口却被声明了const，那该怎么处理呢？我对这个问题的看法如下：

1）标准用法：mutable

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const { test="i"; }

private:

mutable int test;//这里处理！

}；

2）强制转换：const_cast

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ const_cast <int>(test)=i; }//这里处理！

private:

int test;

}；

3）灵活的指针：int*

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ *test=i; }

private:

int* test; //这里处理！

}；

4）未定义的处理

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ int *p=(int*)&test; *p=i; }//这里处理！

private:

int test;

}；

注意，这里虽然说可以这样修改，但结果是未定义的，避免使用！

5）内部处理：this指针

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ ((A*)this)->test=i; }//这里处理！

private:

int test;

}；

6）最另类的处理：空间布局

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i),c('a') { }

private:

char c;

const int test;

};

int main()

{

A a(3);

A* pa=&a;

char* p=(char*)pa;

int* pi=(int*)(p+4）；//利用边缘调整

*pi=5; file://此处改变了test的值！

return 0;

}

虽然我给出了6中方法，但是我只是想说明如何更改，但出了第一种用法之外，另外5种用法，我们并不提倡，

（12）最后我们来讨论一下常量对象的动态创建。

既然编译器可以动态初始化常量，就自然可以动态创建，例如：

const int* pi="new" const int(10);

这里要注意2点：

1）const对象必须被初始化！所以(10)是不能够少的。

2）new返回的指针必须是const类型的。

那么我们可不可以动态创建一个数组呢？

答案是否定的，因为new内置类型的数组，不能被初始化。