C++: const 限定符

《C++ Primer》读书笔记。

基本作用

const 对象创建后，值不能再改变。

• 初始化：

  int i = 42;
  const int ci = i; // 正确：i 的值被拷贝给了 ci
  int j = ci; // 正确： ci 的值被拷贝给了 j
  

• 默认情况下，const 对象仅在文件内有效。
• 需要文件间共享时，使用 extern 关键字。

  // file_1.cc 定义并初始化另外一个常量，该常量能被其他文件访问
  extern const int bufSize = fcn();
  // file_1.h 头文件
  extern const int bufSize; // 与 file_1.cc 中定义的 bufSize 是同一个
  

对常量的引用 (reference to const)

与普通引用不同，对常量的引用不能被用于修改其所绑定的对象。

const int ci = 1024
const int &r1 = ci; // 正确：引用及其对应的对象都是常量
r1 = 42; // 错误：r1 是对常量的引用
int &r2 = ci; // 错误：试图让一个非常量引用指向一个常量对象

临时量对象：

double dval = 3.14;
const int &ri = dval;
/* ======= 等价于 ======= */
const int temp = dval;
const int &ri = temp;

常量引用的对象本身可以不是一个常量。

int i = 42;
int &r1 = i;
const int &r2 = i; 
r1 = 0; // 正确：可以通过 r1 修改 i 的值
r2 = 0; // 错误：不允许通过 r2 修改 i 的值

指针和 const

• 指向常量的指针 (pointer to const)：不能改变其所指的对象。想存放常量对象的地址，只能使用指向常量的指针。

    const double pi = 3.14;
    double *ptr = π // 错误：ptr 是一个普通指针
    const double *cptr = π // 正确： cptr 可以指向一个双精度常量
    *cptr = 42; // 错误：不能给 *cptr 赋值
  

  指向常量的指针所指的对象可以是一个非常量。

    double dval = 3.14;
    cptr = &dval; // 正确：注意不能通过 cptr 改变 dval 的值
  

• 常量指针 (const pointer)：指针本身为常量。初始化完成后，它的值不能再改变。书写方式为把 * 放在 const 关键字前。

    int errNumb = 0;
    int *const curErr = &errNumb; // curErr 将一直指向 errNumb
    const double pi = 3.14159;
    const double *const pip = π // pip 是一个指向常量对象的常量指针
  

顶层 const

• 顶层 const (top-level const)：指针本身是常量。更一般地，表示任意对象是常量，适用于任何数据类型。
• 底层 const (low-level const)：指针所指的对象是一个常量。更一般地，通常和指针、引用等复合类型的基本类型部分有关。

一些例子：

int i = 0;
int *const p1 = &i; // 顶层 const
const int ci = 42;  // 顶层 const
const int *p2 = &ci // 底层 const
const int *const p3 = p2 // 靠右的 const 是顶层 const，靠左的是底层 const
const int &r = ci; // 用于声明引用的 const 都是底层 const

• 执行对象的拷贝操作时，顶层 const 不受影响。但底层 const 受限制：拷入和拷出的对象必须具有相同的底层 const 资格，或者两个对象的数据类型必须能够转换。一般来说，非常量可以转换成常量，反之则不行。

    i = ci // 正确：ci 为顶层 const，对此操作无影响
    p2 = p3 // 正确：p2 和 p3 所指类型相同，p3 顶层 const 部分不受影响
  
    int *p = p3; // 错误：p3 包含底层 const 的定义，而 p 不包含
    p2 = p3; // 正确：p2 和 p3 都是底层 const
    p2 = &i; // 正确：int* 能转换成 const int*
    int &r = ci; // 错误：普通的 int& 不能绑定到 int 常量上
    const int &r2 = i; // 正确：const int& 可以绑定到一个普通 int 上
  

const 形参和实参

• 用实参初始化形参时会忽略顶层 const，也就是形参的顶层 const 被忽略了。

    // 以下两个函数定义重复
    void fcn(const int i) {}
    void fcn(int i) {}
  

• 指针或引用形参与 const

    void reset(int *ip) {
        *ip = 0;
    }
  
    void reset(int &i) {
        i = 0;
    }
  
    int i = 0;
    const int ci = i;
    string::size_type ctr = 0;
  
    reset(&i); // 正确：调用形参类型是 int* 的 reset 函数
    reset(&ci); // 错误：不能用指向 const int 对象的指针初始化 int*
  
    reset(i); // 正确：调用形参是 int& 的 reset 函数
    reset(ci); // 错误：不能把普通引用绑定到 const 对象 ci 上
    reset(42); // 错误：不能把普通引用绑定到字面值上
    reset(ctr); // 错误：类型不匹配，ctr 是无符号类型