C++ Primer Rush 2.4 const限定符

有时我们希望定义这样一种变量,它的值不能被改变。为了满足这一要求,可以用关键字 const 对变量的类型加以限定:

const int bufSize = 512;    // 输入缓冲区大小

这样就把 bufSize 定义成了一个常量。任何试图为bufSize赋值的行为都将引发错误。

 

当以编译时初始化的方式定义一个 const 对象时,编译器将在编译过程中把用到该变量的地方都替换成对应的值。

为了执行上述替换,编译器必须知道变量的初始值。如果程序包含多个文件,则每个用了 const 对象的文件都必须得到能访问到它的初始值才醒。要做到这一点,就必须在每一个用了const对象的文件中都又对它的定义。为了支持这一做法,同时避免对同一变量的重复定义,默认情况下,const对象被设定为仅在文件内有效。当多个文件中出现了同名的const 变量时,其实等同于在不同的文件中分别定义了独立的变量。

有时,我们确实需要该const 变量在文件间共享而不是为每个文件分别生成独立的变量。解决的办法是,对于const变量不管是声明还是定义都添加 extern 关键字:

// file_1.cc定义并初始化了一个常量,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

2.4.1 对const的引用

因为常量是不允许修改的,所以,对常量的引用也不可用于修改该常量。

同时,也不允许一个非常量引用指向一个常量对象。因为如果允许,则可以通过该非常量引用修改该常量的值,是不符合逻辑的。

但是,对const的引用是可以引用一个非常量对象的,虽然不能能够通过该引用修改其指向的对象的值,但是可以通过其他途径修改其指向的对象的值。

2.4.2 指针和const

与引用一样,也可以令指针指向常量或非常量。类似于常量引用,指向常量的指针pointer to const)不能用于改变其所指对象的值。要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        // pi 是个常量,它的值不能改变

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

前面提到,指针的类型必须与其所指向的对象的类型一致,但是有两个例外。第一种例外情况是允许另一个指向常量的指针指向一个非常量的对象:

double dval = 3.14;          // dval是一个双精度浮点数,它的值可以改变

cptr = &dval;                    // 正确:但是不能通过cptr改变dval的值

和常量引用一样,指向常量的指针也没有规定其所指的对象必须是一个常量。所谓指向常量的指针仅仅有求不能通过该指针改变对象的值,而没有规定那个对象的值不能通过其他途径改变。

const指针

指针是对象而引用不是,因此就像其他对象类型一样,允许把指针本身定为常量。常量指针const pointer)必须初始化,而且一旦初始化完成,则它的值(也就是存放在指针中的那个地址)就不能再改变了。把*放在 const 关键字之前用以说明指针是一个常量,这样的书写形式隐含着一层意味,即不变的是指针本身的值而不是指向的对象的值。

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

要想弄清楚这些声明的含义最行之有效的办法是从右向左阅读。此例中,离curErr最近的符号是const,意味着curErr本身是一个常量对象,对象的类型由声明符的其余部分确定。声明符中的下一个符号是*,意思是curErr是一个常量指针。最后,该声明语句的基本数据类型部分确定了常量指针指向的是一个int对象。与之类似,我们也能推断出,pip是一个常量指针,它指向的对象是一个双精度浮点型常量。

指针本身是一个常量并不意味着不能通过指针修改其所指对象的值,能否这样做完全依赖于所指对象的类型。例如,pip是一个指向常量的常量指针,则不论是pip所指的对象值还是pip自己存储的那个地址都不能改变。相反的,curErr指向的是一个一般的非常量整数,那么就完全可以用curErr去修改errNumb的值:

*pip = 2.72;            // 错误:pip是一个指向常量的指针,所以不能通过指针pip修改其所指对象的值

if (*curErr)              // 如果curErr所指的对象(也就是errNumb)的值不为0

{

    errorHandler();

    *curErr = 0;        // 正确:把curErr所指的对象的值重置

}

2.4.3 顶层cosnt

如前所述,指针本身是一个对象,它又可以指向另外一个对象。因此,指针本身不是常量以及所指的是不是一个常量就是两个相互独立的问题。用名词顶层 const(top-level cosnt)表示指针本身是个常量,而用名词底层 const (low-level cosnt)表示指针所指的对象是一个常量。

更一般的,顶层const可以表示任意的对象是常量,这一点对任何数据类型都适用,如算数类型、类、指针等。底层const则与指针和引用的复合类型的基本类型部分有关。比较特殊的是,指针类型既可以是顶层const也可以是底层const,这一点和其他类型相比区别明显。

int i = 0;

int *const p1 = &i;    // 不能改变p1的值,这是一个顶层const

const int ci = 42;      // 不能改变ci的值,这是一个顶层const

const int *p2 = &ci;  // 允许改变p2的值,这是一个底层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

当执行对象的拷贝操作时,常量是顶层const 还是底层const 区别明显。其中,顶层const不受什么影响:

i = ci;            // 正确:拷贝ci 的值,ci 是一个顶层const,对此操作无影响

p2 = p3;       // 正确:p2和p3指向的对象类型相同,p3顶层const的部分不影响

执行拷贝操作并不会改变背靠背对象的值,因此,拷入和拷出的对象是否是常量没什么影响。

另一方面,底层const的限制却不容忽视。当执行对象拷贝操作时,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:

int *p = p3;          // 错误:p3包含底层const 的定义,而p没有

p2 = p3;              // 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

p3即是顶层const 也是底层const ,拷贝p3 时可以不在乎它是一个顶层const,但是必须清楚它指向的对象得是一个常量。因此,不能用p3 去初始化p, 因为p 指向的是一个普通的(非常量)整数。另一方面,p3 的值可以赋给p2,是因为这两个指针都是底层const,尽管p3同时也是一个常量指针(顶层const),仅就这次赋值而言不会有什么影响。

2.4.4 constexpr和常量表达式

 

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