C/C++中const關鍵字的用法及其與宏常量的比較

1.const關鍵字的性質

簡單來說：const關鍵字修飾的變量具有常屬性。 即它所修飾的變量不能被修改。

2.修飾局部變量

const int a = 10;
int const b = 20;

這兩種寫法是等價的，都是表示變量的值不能被改變，需要注意的是，用const修飾變量時，一定要給變量初始化，否則之后就不能再進行賦值了，而且編譯器也不允許不賦初值的寫法：

在C++中不賦初值的表達一寫出來，編譯器即報錯，且編譯不通過。

在C中不賦初值的表達寫出來時不報錯，編譯時只有警告，編譯可以通過。而當你真正給它賦值時才會報錯，那么沒有初值也不能被賦值這樣的變量有什么用哪？

const chsr* p = "qwerty"; //const用於修飾常量靜態字符串

如果沒有const的修飾，我們可能會在后面有意無意的寫p[4]=’x’這樣的語句，這樣會導致對只讀內存區域的賦值，然后程序會立刻異常終止。有了const，這個錯誤就能在程序被編譯的時候就立即檢查出來，這就是const的好處。讓邏輯錯誤在編譯期被發現。（這個特性在C／Ｃ++中相同）

３．修飾指針

常量指針是指針所指向的內容是常量，不可被修改。

const int * n　＝　＆ａ;
int const * n　＝　＆ａ;

上面兩種寫法也是等價的，性質如下：

１）常量指針不能通過這個指針改變變量的值，但是可以通過其他的引用來改變變量的值的。

const int *n = &a;
    *n = b;

上面的寫法報錯

int c = 3;
const int *n = &a;
a = 10;
a = c;

這樣賦值是可以的。

常量指針指向的值不能改變，但是指針本身可以改變，即常量指針可以指向其他的地址。

　　int a = 1;
   int b = 2;
    const int *n = &a;
    n = &b;

２）指針常量是指指針本身是個常量，不能在指向其他的地址，寫法如下：

    int a = 1;
    int b = 2;
    int * const n = &a;
    *n = b;
5      b = a;

而這么寫是錯誤的

int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int * const n = &a;
n = &b;

它們的區別在於const的位置，可以這樣記憶：const在“*”前面時它修飾(*n)，而*n是n所指向的變量，所以是常量指針，const在“*”后面時它修飾(n)，使指針變為常量，所以是指針常量。

指向常量的常指針

const int * const p= &a;
int const * const p= &a;

指針指向的位置不能改變並且也不能通過這個指針改變變量的值，但是依然可以通過變量賦值，或其他的普通指針改變變量的值。

（這種用法在C和C++中是相同的。）

4.修飾引用

int a = 1;
int const &a = b;
const int &a = b;

兩種定義形式在本質上是一樣的

5.函數中使用const

（1）修飾函數參數

根據const修飾指針的特性，const修飾函數的參數也是分為三種情況

void StrCopy(char *strdes, const char *strsrc);//防止修改指針指向的內容

其中 strsrc是輸入參數，strdes是輸出參數。給 strsrc 加上 const 修飾后，如果函數體內的語句試圖改動 sresrc 的內容，編譯器將指出錯誤。

void swap ( int * const p1 , int * const p2 )  //防止修改指針指向的地址

指針p1和指針p2指向的地址都不能修改。

void test ( const int * const p1 , const int * const p2 )  //以上兩種的結合

另外當參數為引用時

void function(const Class& Var); //引用參數在函數內不可以改變 
void function(const TYPE& Var); //引用參數在函數內為常量不可變 

（這樣的一個const引用傳遞和最普通的函數按值傳遞的效果是一模一樣的,他禁止對引用的對象的一切修改,唯一不同的是按值傳遞會先建立一個類對象的副本, 然后傳遞過去,而它直接傳遞地址,所以這種傳遞比按值傳遞更有效.另外只有引用的const傳遞可以傳遞一個臨時對象,因為臨時對象都是const屬性, 且是不可見的,他短時間存在一個局部域中,所以不能使用指針,只有引用的const傳遞能夠捕捉到這個家伙。）

（2）修飾函數返回值

如果給以“指針傳遞”方式的函數返回值加 const 修飾，那么函數返回值（即指針）的內容不能被修改，該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指針。

const int * fun2()    //調用時 const int *pValue = fun2();  
                            //我們可以把fun2()看作成一個變量，即指針內容不可變。 
c.int* const fun3()   //調用時 int * const pValue = fun2();  
                            //我們可以把fun2()看作成一個變量，即指針本身不可變。 

const int fun1()   //這個其實無意義，因為參數返回本身就是賦值。

6.修飾類相關

（1）用const修飾的類成員變量，只能在類的構造函數初始化列表中賦值，不能在類構造函數體內賦值。

class A
{
public：
    A(int x) : a(x)  // 正確
    {
         //a = x;    // 錯誤
    }
private：
    const int a;
};

（2）const修飾成員函數

用const修飾的類成員函數，在該函數體內不能改變該類對象的任何成員變量, 也不能調用類中任何非const成員函數。一般寫在函數的最后來修飾。

class A
{
public:
    int& getValue() const
    {
        // a = 10;    // 錯誤
        return a;
    }
private:
    int a;            // 非const成員變量
};

a. const成員函數不被允許修改它所在對象的任何一個數據成員。

b. const成員函數能夠訪問對象的const成員，而其他成員函數不可以。

d. 在const修飾的成員函數中要對類的某個數據成員進行修改， 該數據成員定義聲明是必須加mutable關鍵字。

（3）const修飾類對象/對象指針/對象引用

用const修飾的類對象表示該對象為常量對象，該對象內的任何成員變量都不能被修改。對於對象指針和對象引用也是一樣。
因此不能調用該對象的任何非const成員函數，因為對非const成員函數的調用會有修改成員變量的企圖。

class A
{
 public:
    void funcA() {}
    void funcB() const {}
};
int main
{
    const A a;
    a.funcB();    // 正確
    a.funcA();    // X

    const A* b = new A();
    b->funcB();    // 正確
    b->funcA();    // X
}

（4）在類內重載成員函數

class A
{
public:
    void func() {}
    void func() const {}   // 重載
};

另外，const數據成員只在某個對象生存期內是常量，而對整個類而言是可變的，因為類可以創建多個對象，不同對象的const數據成員值可以不同。

class A
{
public：
    A(int size) 
         : _size(size)  // 正確
    {}
private：
    const int _size;
};
A a(10);  //對象a的_size值為10
A b(20);  //對象b的_size值為20

那么，怎樣才能建立在整個類中都恆定的常量呢？用枚舉常量。

class A
{
public：
   enum{SIZE1 = 10, SIZE2 = 20};//枚舉常量
private：
     int arr1[SIZE1];
     int arr2[SIZE2];
};

枚舉常量不會占用對象的存儲空間（整個枚舉類型只占四個字節），它們在編譯時被全部求值。但缺點是隱含數據類型只能是整數，最大值有限，且不能表示浮點數。

7.修飾全局變量

全局變量的作用域是整個文件，我們應該盡量避免使用全局變量，以為一旦有一個函數改變了全局變量的值，它也會影響到其他引用這個變量的函數，導致除了bug后很難發現，如果一定要用全局變量，我們應該盡量的使用const修飾符進行修飾，這樣方式不必要的以為修改，使用的方法與局部變量是相同的。

8.const常量與宏常量的區別

（1）.便於進行類型檢查

const常量有數據類型，而宏常量沒有數據類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查，而對后者只進行字符替換，沒有類型安全檢查，並且在字符替換時可能會產生意料不到的錯誤（邊際效應）。

//例子：
void f(const int i) { .........}   //對傳入的參數進行類型檢查，不匹配進行提示

（2）可以節省空間，避免不必要的內存分配

const定義常量從匯編的角度來看，只是給出了對應的內存地址，而不是象#define一樣給出的是立即數，所以，const定義的常量在程序運行過程中只有一份拷貝，而#define定義的常量在內存中有若干個拷貝。

#define PI 3.14159         //常量宏
const doulbe  Pi=3.14159;  //此時並未將Pi放入ROM中
              ......
double i=Pi;   //此時為Pi分配內存，以后不再分配！
double I=PI;  //編譯期間進行宏替換，分配內存
double j=Pi;  //沒有內存分配
double J=PI;  //再進行宏替換，又一次分配內存！

（3）提高了效率　

　宏定義是一個“編譯時”概念，在預處理階段展開，不能對宏定義進行調試，生命周期結束於編譯時期。const常量是一個“運行時”概念，在程序運行時使用，類似於一個只讀數據。

編譯器通常不為普通const常量分配存儲空間，而是將它們保存在符號表中，這使得它成為一個編譯期間的常量，沒有了存儲與讀內存的操作，使得它的效率也很高

（4）可以保護被它修飾的東西

防止意外的修改，增強程序的健壯性。

void f(const int i) { i=10;//error! } //如果在函數體內修改了i，編譯器就會報錯
     

（5）為函數重載提供了一個參考

class A
{
           ......
  void f(int i)       {......} //一個函數
  void f(int i) const {......} //上一個函數的重載
           ......
};

（6）定義域不同

void f1 ()
{
    #define N 12
    const int n 12;
}
void f2 ()
{
    cout<<N <<endl; //正確，N已經定義過，不受定義域限制
    cout<<n <<endl; //錯誤，n定義域只在f1函數中。若想在f2中使用需定義為全局的
}

（7）做函數參數

 　　宏定義不能作為參數傳遞給函數；const常量可以在函數的參數列表中出現。

9.const_cast

const_cast運算符用來修改類型的const或volatile屬性。
（1）常量指針被轉化成非常量的指針，並且仍然指向原來的對象；
（2）常量引用被轉換成非常量的引用，並且仍然指向原來的對象。

void func()
{
    const int a = 10;
    int* p = const_cast<int*> (&a);
    *p = 20;
    std::cout<<*p;    // 20
    std::cout<<a;     // 10
}

注：C++中使用const 常量而不使用宏常量，即const 常量完全取代宏常量。

10.const與volatile

//注意使用C++編譯器編譯（源文件使用. cpp后綴）
//或者在C編譯器中編譯期間打開優化選項， 比如：
// gcc test. c -O2
#include <stdi o. h>
int main()
{
const int num = 10;
int *p = (int *) &num;
*p = 20;
printf("%d\n", num) ;
return 0;
}/
/看看程序輸出的結果是什么？

只要編譯器適當的對代碼進行優化， 這里就可能輸出： 10， 而不是我們改變之后的值。因為編譯器在編譯期間， 可能對代碼進行優化。當編譯器看到這里的num被const修飾， 從語義上講這里的num是不期望被改變（不改變）的，那優化的時候就可以把num的值存放到寄存器（以提高訪問的效率） 中。 以后只要使用num的地方都去寄存器中取， 那即使num對應的內存中的值發生變化， 寄存器也是感知不到的。 所以造成輸出10的結果。

//當我們對代碼進行如下修改：
#include <stdi o. h>
int main()
{
//使用volati le關鍵字對num修飾。
volatile const int num = 10;
int *p = (int *) &num;
*p = 20;
printf("%d\n", num) ;
return 0;
}

這里我們可以看到， 當我們對*p做了修改之后， num的輸出變成了20。這里 volatile 這個關鍵字起到關鍵的作業。

作用：
編譯時不優化， 執行時不緩存， 每次需從內存中讀出（保證內存的可見性） 。
使用場景：
用於多線程或多CPU編程。

ps:高質量C/C++第5章、第11章。