灵活而奇特的C++语言特性——const（一）

       学习了博主的《漫谈继承技术》系列博文之后，相信大家都有所收获吧！这次博主将和大家一起探讨 《灵活而奇特的C++语言特性》 ，主要包括引用、常量（const）、常量表达式（constexpr）、静态（static）、外部（expert）、类型定义（typedef）、类型别名（aliases）、类型转换、作用域解析、统一初始化、显示转换运算符、特性（attribute）、用户自定义文本、头文件、可变长度参数列表和预处理器宏。尽管这个知识清单显得有点凌乱，但是这些话题都是博主经过精心挑选，是容易混淆的语言特性。本篇我们来学习一下const，增进大家对《灵活而奇特的C++语言特性》的理解。

       const是constant的缩写，指保持不变的量。编译器会执行这一要求，任何尝试改变常量的行为都会当作错误处理。此外，当启用了优化时，编译器可以利用此信息生成更好的代码。关键字const主要有两种相关的用法。可以用这个关键字标记变量或者参数，也可以用const标记方法。本篇博文主要探讨const变量和参数的含义，希望对大家有一点帮助。

const变量和参数

在使用const之前，让我们先来了解一下const的特性：

①const常量，在定义时必须初始化。

②const常量，在编译的过程中将该常量替换为初始化时的值。

③可以通过强制类型转换将常量的地址赋给指针变量，通过指针变量来修改所指向的空间里的值。

 

咱们举个栗子吧：

#include<iostream>

usingnamespacestd;

 

int main(intargc,char**argv)

{

    //定义const常量

    constintnCValue = 10;

    constdoublePI = 3.141592653;

    //constint size;

 

    //通过强制类型转换，使指针指向const常量

    int*nPtr = (int*)&nCValue;

    double*dPtr = (double*)&PI;

 

    //通过指针修改const修饰的常量值

    *nPtr =20;

    *dPtr =4.5;

 

    cout<<"*nPtr: "<< *nPtr << endl;

    cout<<"nCValue: "<< nCValue << endl;

 

    cout<<"*dPtr: "<< *dPtr << endl;

    cout<<"PI: " << PI << endl;

 

    return0;

}

 

程序运行结果：

         注意，上面的特性要视具体的编译器而定，以上是我在VS 2013上的测试结果。我在图释中所说的整型包括bool、char、short、int和long型等数据类型。

         如果将上面代码中的“constint size;”解注释，编译器将会报以下错误：

 

       可能有的小伙伴会问：“C语言中的const和C++中的const有什么不同，为什么有的时候我将C++中编译通过的代码放到C源文件中就会出现编译错误？”。善于发现问题，说明你已经比别人强很多。其实，C语言中const定义的是只读变量，不是真正意义上的常量，C++中const定义的才是真正意义上的常量。那什么是真正意义上的常量呢？下面我们一起来揭秘一下吧。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS//关闭安全性检测

#include<iostream>

usingnamespacestd;

 

enumCOLOR{RED = 20,BLUE,GREEN };

 

int main(intargc,char**argv)

{

    constintsize = 20;

    intnArray[size] = { 0 };//在C源文件中次行语句报错

    inti = 0;

 

    //初始化数组

    for(auto&var : nArray)

    {

        var =++i;

    }

 

    //输出数组所有元素

    cout<<"nArray = {";

    foreach(autovarin nArray)

    {

        cout<< var <<", ";

    }

    cout<<"}" << endl;

 

    //switch的参数必须要是整型常量

    switch(size)//在C中次行语句报错

    {

    caseCOLOR::RED:

        printf("size is equal COLOR::RED\n");

        break;

    caseCOLOR::BLUE:

        printf("size is equal COLOR::RED\n");

        break;

    default:

        printf("size is not in COLOR\n");

        break;

    }

 

    return0;

}

 

程序运行结果：

       在C语言中，const修饰的是只读变量，其实它本质还是变量，在真正需要使用常量的地方都会报语法错误。而C++中对const进行了扩充，使其修饰的是真正意义上的常量。

 

       可以使用const来“保护”变量不被修改。这个关键字的一个重要用法是替换define来定义常量，这是const最直接的应用。上面程序中已经举过栗子啦，这里就不在赘述。可能有的小伙伴会问：“那const和define到底有什么区别呢？还是只是提供了一种新的定义常量的方式而已？”。当然不是啦，const比define更实用更安全，接下来就让我们一起来探讨const和define之间的区别吧。

const和define之间的主要区别：

         ①define定义的常量在预处理时进行替换，const定义的常量在编译的过程中进行替换

         ②define只是进行简单的字符替换，不进行类型检查，const则进行类型检查

         ③define定义的常量不会分配空间，而const则会分配空间

         ④define定义的常量不支持调试（不能查看它在内存空间里的值），而const定义的常量则可以。

         ⑤define不能定义形参，const则可以定义形参

         关于这些区别的测试就留给大家啦，博主就不再编写相关代码了。

 

       const修饰变量，这个变量包括指针变量。可能有的小伙伴听说过指针常量和常量指针的概念，并对此十分困惑，总是搞混。没关系，初学指针碰点壁也是很正常的。接下来我们就一起来聊聊它们之间的差异吧。

#include<iostream>

usingnamespacestd;

 

int main(intargc,char**argv)

{

    intnValue1 = 10;

    intnValue2 = 20;

 

    //nPtr是常量指针

    constint*nPtr = &nValue1;

    //nCPtr是指针常量

    int* const nCPtr = &nValue2;

 

    //常量指针：不能通过指针修改所指向对象的值，但可以更改其指向，指向其他对象

    //*nPtr= 30;

    nPtr =&nValue2;

 

    //指针常量：不能更改其指向，指向其他对象，但可以通过指针修改所指向对象的值

    //nCPtr= &nValue1;

    *nCPtr =50;

 

    cout<<"nValue1: "<< nValue1 << endl;

    cout<<"nValue2: "<< nValue2 << endl;

 

    return0;

}

 

程序运行结果：

       上述代码中“constint*nPtr = &nValue1;”也可以写成“intconst *nPtr = &nValue1;”，其效果是一样的。然而，这一规则却不适应与“int*const nCPtr = &nValue2;”，将该语句写为“int* nCPtrconst = &nValue2;”或“intconst* nCPtr = &nValue2;”则不行，直接改变了语句，甚至无法通过编译。

       可以尝试着从右向左读，“int*const nCPtr = &nValue2;”，const与nCPtr现结合，就知道nCPtr是一个指向int的const指针。另一方面，“int const*nPtr = &nValue1;”，“*”先和nPtr结合，就知道nPtr是一个指向const int的指针。

       const可以应用于引用，它通过比应用于指针更简单。一是，引用默认为const，无法改变引用所指的对象。因此，无法显式地将引用标记为const。二是，无法创建一个引用的引用，所以引用通过只有一层间接取值。获取多层间接取值的唯一方法是创建指针的引用。举个栗子：

constint*const * const* const * constPtr = nullptr;

constint*const * const* const * const&ref = Ptr;

       将对象作为参数传递时，默认选择是const引用。只有在明确需要修改对象时，才能忽略const。const修饰函数参数的的场景我们已经见过，例如拷贝构造函数，构造函数参数等。这里就不举栗子了，如果你确实想看栗子的话，就去《灵活而奇特的C++语言特性——引用（下）》，那里有一个封装MyString类的栗子。

       关于const变量和参数的含义和使用我们就探讨到这里了，如果你还觉得意犹未尽，就请关注博主的《灵活而奇特的C++语言特性——const（二）》这篇博文，博主在那里讲述了const方法的含义和使用方法。

       如果想了解更多关于C++语言特性相关的知识，请关注博主《灵活而奇特的C++语言特性》系列博文，相信你能够在那里寻找到更多有助你快速成长和加深你对C++语言特性相关的知识和一些特性的理解和掌握。当然，如果你想了解关于继承方面的技术，请关注博主《漫谈继承技术》系列博文。