C和C++中const变量内存分配问题详解

一、C语言中的const变量

1. 在c语言中，以const关键字声明的对象，其值不能通过赋值或者递增，递减来修改，所以要一开始初始化变量；
2. const修饰的变量不是常量，本质上是 常变量；

const int tmp = 10;//这里不管tmp是全局的，还是局部的
int arry[tmp] = {1, 2, 3};//都会报错，“表达式必须包含常量值”

3. const修饰的全局变量，在常量区（.rodata段）分配内存空间，不能通过变量地址来修改值；const修饰的局部变量在栈区分配内存空间，可以通过变量地址来修改值；
4. c语言的const修饰全局变量 默认是外部链接的（外部链接:其他源文件 可以使用）。

    //c语言的const修饰全局变量 默认是（外部链接的）
    //外部链接:其他源文件 可以使用
//fun.c
    const int num = 100;//只读的全局变量 内存放在文字常量区（内存空间只读）

   
//main.c
//对fun.c中的num进行声明(不要赋值)
    extern const int num;
    void test03()
    {
        printf("num = %d\n",num);
        //num = 200;//err num只读
   
        //C语言中const 修饰变量名 说明变量名为只读（用户不能通过变量名data进行赋值）
        const int data = 100;//局部只读变量 内存在栈区（内存可读可写）
        //data = 200;//err
     
        printf("data = %d\n",data);
        //但是：如果知道data的地址 可以通过地址间接的修改data所对应空间的内容
        int *p = (int *)&data;
        *p = 2000;
        printf("data = %d\n",data);//ok 200
    }

二、C++中的const变量

const 在C++中是用来修饰内置类型变量，自定义对象，成员函数，返回值，函数参数。

1.const全局变量，或者static，extern 关键字

此时该常量是存放在.rodata段的—Read Only Data也就是常量区，是无法通过取地址方式去修改的，修改内容会报段错误（gcc++编译器：Segmentation fault(core dumped)）.

例如：
extern const int i=10
static const int i=10

const修饰的全局变量默认是内部链接，即只在当前源文件有效 不能直接用于其他源文件，如果必须用在其他源文件 使用只读的全局变量 必须加extern将变量转换成外部链接。

2.const局部变量内存分配

• c++中 对于基础类型（整数，浮点数，字符） 系统不会给const变量开辟空间 ，会将其放到符号表中；
• c++中当 对const变量取地址的时候 系统就会给它开辟空间；
• 当用变量给const变量赋值时，系统直接为其开辟空间 而不会把它放入符号表中；（下面示例程序中的const变量a）
• const 自定义数据类型(结构体、对象) 和数组系统会分配空间；

fun.cpp

    //const修饰的全局变量 默认是内部链接（只在当前源文件有效 不能直接用于其他源文件）
    //const int num = 100;
    //如果必须用在其他源文件 使用只读的全局变量 必须加extern将num转换成外部链接
    extern const int num = 100;

main.cpp

//声明
    extern const int num;
    struct Person
    {
        int num;
        char name[32];
    };
    void test04()
    {
        cout<<"全局num = "<<num<<endl;//err 不识别num
     
        //1、c++中 对于基础类型 系统不会给data开辟空间 data放到符号表中
        const int data = 10;
        //data = 100;//err 只读
        cout<<"data = "<<data<<endl;
        //2、c++中当 对data 取地址的时候 系统就会给data开辟空间
        int *p = (int *)&data;
        *p = 2000;
        cout<<"*p = "<<*p<<endl;//空间内容修改成功 2000
     
        cout<<"data = "<<data<<endl;//data 还是10为啥？
     
        //2、当以变量的形式 初始化 const修饰的变量 系统会为其开辟空间
        int b = 200;
        const int a= b;//系统直接为a开辟空间 而不会把a放入符号表中
        p = (int *)&a;
        *p = 3000;
        cout<<"*p = "<<*p <<endl;//3000
        cout<<"a = "<<a <<endl;//3000
     
        //3、const 自定义数据类型(结构体、对象) 系统会分配空间
        const Person per = {100,"lucy"};
        //per.num = 1000;//err
        cout<<"num = "<<per.num<<", name = "<<per.name<<endl;//100 lucy
        Person *p1 = (Person *)&per;
        p1->num = 2000;
        cout<<"num = "<<per.num<<", name = "<<per.name<<endl;//2000 lucy
    }

三、关于C++中const变量内存分配的争议

关于c++中const局部变量在程序运行时是否分配了内存有两种观点：

• 一种观点认为 没有为const局部变量分配内存，会将其放到符号表中，
  C++高级进阶 第四季：const详解（二） 常量折叠
  C++中如何修改const变量
  Thinking in C++ 学习笔记(1) 类中的const
• 另一种观点 认为分配了，并反汇编代码证明；
  C++常量折叠

实践出真知，我们验证下：
实验环境：win10,vs2019（在Linux，g++请自行验证）

1. 在release模式下，程序中没有‘&’取地址符：
   直接查看tmp变量的地址，显示“无法计算表达式”，说明没有分配内存；
   

2. 在release模式下，程序中有‘&’取地址符：
   调试到第六行tmp的地址值为0x007DFC08,该地址中的值为11211500（0x00ab12ec）,说明分配了4个字节的内存，里面的值是乱码值，不是10，不是10，不是10。

调试到第九行，tmp的地址值为0x007DFC08,该地址中的值为10；

调式到第11行，tmp的地址值为0x007DFC08,该地址中的值为20；但显示出的tmp:10,说明显示的是符号表中的值，而不是0x007DFC08地址中的。

3. Debug模式下，没有‘&’取地址符：
   分配了内存
   
   参考文章：细谈c++的const