一、const限定符的作用
當我們在寫程序的時候,想定義一種變量,它的值不會被改變,這時就可以用const限定符來定義變量,也可稱它為常量,常量的定義必須要有初始值,否則編譯錯誤。其實際例子是用一個變量來表示緩沖區的大小的時候。
對內置類型用const是比較通俗易懂的,其作用就是不能對用const定義了的變量進行修改(寫),但可以進行拷貝(讀)。
const int bufSize = 512; //正確
const int bufSize2; //錯誤,const對象必須要初始化
int buffer[bufSize];
const int a = 1;
int b = 2;
a = 3; //錯誤,不能對常量進行賦值
b = a; //正確
二、const和引用
在我的理解中,引用就相當于一個常量,它在初始化時就已經與一個對象綁定在一起,之后就不能綁定其他對象,這種專一的品質非常值得我們學習。而當用const對引用進行定義時,它的作用就是說明該引用綁定的對象是一個常量,不能對該引用進行修改(事實上,常量引用綁定的對象不一定是常量,常量引用中的“常量”這兩個字的意思其實是引用覺得其綁定的對象是一個常量,但該綁定的對象是變量也是合法的,下面通過代碼詳細說明)。
//非常量引用
int a = 0;
int &r = a;
r = 1; //通過操作引用來對a賦值,此時相當于a=1
//常量引用綁定常量
const int b = 1; //b是一個常量
const int &r2 = b; //正確
r2 = 5; //錯誤,不能對常量引用進行修改
b = 5; //錯誤
//常量引用綁定變量
int c = 1;
const int &r3 = c; //正確,常量引用也可以綁定變量
r3 = 5; //錯誤,不可修改常量引用
int d = r3; //正確,常量引用可讀,該值為c
c = 5; //正確,可修改變量
//非常量引用不可綁定常量
const int e = 1;
int &r4 = e; //錯誤
以上四種情況已說明const和引用的關系,為何第四種情況中不可用非常量引用綁定常量呢,這是因為我們已經定義了e是一個不可修改的常量,假如我們用非常量引用成功綁定了它,并且可以通過修改引用來使e的值改變,這不就違背了e作為常量其值不可改變的理念了嗎,所以第四種情況編譯器是會報錯的。
常量引用中的const的作用是針對引用綁定的對象的,指所綁定的對象是一個常量,這叫做底層const。
三、const和指針
引用不是一個對象,因此const不能針對引用起作用,只能對引用的綁定對象起作用。但指針是一個對象,所以指針和const之間有三種組合方式:1.常量指針,2.指向常量的指針,3.指向常量的常量指針,其三者作用如下代碼所示。
//1、常量指針
//常量指針指向變量,即常量指針中的地址不能修改
int a = 1;
int b = 2;
int *const p = &a; //正確,常量指針可以指向變量
p = &b; //錯誤,常量指針中的地址值不能修改
*p = 2; //正確,p的解引用是a的值,a是變量,可以修改該值
//2、指向常量的指針
//即指針中的地址可以修改,但指向的對象是常量不能用解引用修改值(實際上指向的對象可以是變量)
int c = 3;
const int d = 4;
int e = 5;
const int f = 6;
int const *p2 = &c; //正確,指向常量的指針可以指向變量
const int *p3 = &d; //正確,指向常量的指針指向常量
p2 = &e; //正確,可以改變指向的地址
p3 = &f; //正確
*p2 = 0; //錯誤,雖然p2實際指向的是一個變量,但操作p2的解引用時p2把指向的對象看作常量,因此不能通過解引用來修改對象的值
c = 0; //正確,不能通過p2的解引用修改c,但c自身是變量可以修改
*p3 = 0; //錯誤,同理p2
f = 0; //錯誤
//3、指向常量的常量指針
//即指針中的地址不可以修改,指向的對象是常量也不能用解引用修改值(實際上指向的對象可以是變量)
int g = 1;
const int h = 2;
const int *const p4 = &g; //正確
const int *const p5 = &h; //正確
p4 = &h; //錯誤,不能修改值
*p4 = 0; //錯誤,不能修改其解引用
對象的類型確定了對象的操作,因此指向常量的指針它的“常量”兩字不是限制指針指向的對象必須是常量,而是限制了指針的解引用操作。因為指向常量的指針和常量引用一樣,是一個自以為是的家伙,它認為自己指向的一定是一個常量,所以對指向常量的指針進行解引用,讓指針認為在對一個常量進行修改,因此這是非法的行為。
四、頂層const和底層const
1、頂層const
何為頂層const,其定義為對象本身是一個常量,因此對一切的內置類型常量而言,所有的const都是頂層const,而對于指針而言,常量指針是頂層const,對于引用則沒有頂層const的概念,以下代碼都是頂層const。
const int a = 1;
const double val = 3.14;
const string str = “hello”;
int *const p = &a;
頂層const的對象一旦完成初始化,就不能修改其值,但可以作為被拷貝對象進行拷貝操作,如下代碼所示。
const int b = 1;
b = 2; //錯誤,頂層const不能修改值
int c = b; //正確,頂層const可以被拷貝
int *const p2 = &b;
*p2 = 0; //錯誤,實際指向的為常量,不能修改其解引用
p2 = &c; //錯誤,頂層const不能修改值
int *const p3 = &c;
*p3 = 3; //正確,實際指向的為變量,可以修改其解引用
const int *p4 = p2; //正確,頂層const可以被拷貝
*p4 = 0; //錯誤,p4是底層const(下面解釋),不能修改其解引用
有些朋友可能對const int *p3這句定義語句有疑問,其實它和int const *p3是一樣的,都是指向常量的指針,也是一個底層const(下面介紹),而以上代碼說明頂層const對象不能修改,但可以被拷貝,因為被拷貝的過程中,是可以忽略頂層const的。
2、底層const
底層const這個概念只在指針和引用上有效,其定義是該指針指向或該引用綁定的對象是常量。因此指針可以有頂層const和底層const,而引用只有底層const。
int a = 0;
int const *p = &a; //底層const
const int &r = a; //底層const
很多朋友可能分不清一個指針到底是底層const還是頂層const,這里可以教大家一個方法,就是看變量名最近的聲明符是什么,例如const int *p,最近的聲明符是*,因此他是一個指針,第二個聲明符才是const,因此他是一個指向常量的指針;又例如int *const p2,最近的聲明符是const,因此p2是一個常量,第二個聲明符才是*,因此它是一個常量指針。其實大家只要記住一個就行,各人有各人的方法,最緊要自己覺得好用啦。
了解了底層const,那么我們分析一下底層const可以進行哪些操作,以下為代碼。
int a = 0;
const int b = 0;
int const *p = &a; //底層const可以指向常量也可以指向變量,因為對于&a該類型可以從int*轉換為const int*,因此可以說成對象被拷貝時可以忽略其頂層const
//對于引用的底層const,即是常量引用
const int &r = a; //綁定一個變量
r = 0; //錯誤,引用的底層const不可以修改值。
int c = r; //正確
const int d = r; //正確
int &r2 = r; //錯誤
const int r3 = r; //正確
//對于指針的底層const,即指向常量的指針
//修改指針的值
p = &b; //正確,指針的底層const可以修改值
*p = 2; //錯誤,指針的底層const不可以修改解引用的值
//指針被拷貝
int *p2 = p; //錯誤
int *const p3 = p; //錯誤
int const *p4 = p; //正確
const int *const p5 = p; //正確,p5有頂層和底層const
對于引用的底層const,因為引用沒有頂層const,對于它的操作特性,可以從它綁定了一個常量這個基礎去理解,實際它不一定綁定常量,但在使用常量引用時要看成他始終綁定了一個常量,那么它的修改和被拷貝是否允許就比較清楚了。
對于指針的底層const,指針把自己指向的對象視為常量,所以我們修改解引用的值時相當于修改指向的那個常量對象的值,這是不允許的,所以編譯器報錯。但指針不是常量指針(沒有頂層const),因此可以修改指針的值(指向的對象可以改變)。當有底層const的指針用作被拷貝的對象是,其底層const就不能忽略了,拷入和拷出的對象必須都要有底層const才能對底層const指針進行拷貝操作。
對指針const限定符的總結:
- 頂層const不能修改值,但其解引用可能可以修改(根據實際指向的對象決定)
- 頂層const作為被拷貝值時,沒有限制,可以被忽略
- 底層const可以修改值,但其解引用不能修改
- 底層const在用作拷貝操作時,要求拷入與拷出值都有相同的底層const(都是底層const,或都不是),不能忽略。
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