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C++ const限定符以及顶层const和底层const的案例详解

2024-04-02 19:55

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一、const限定符的作用

  当我们在写程序的时候,想定义一种变量,它的值不会被改变,这时就可以用const限定符来定义变量,也可称它为常量,常量的定义必须要有初始值,否则编译错误。其实际例子是用一个变量来表示缓冲区的大小的时候。

  对内置类型用const是比较通俗易懂的,其作用就是不能对用const定义了的变量进行修改(写),但可以进行拷贝(读)。


const int bufSize = 512;    //正确
const int bufSize2;    //错误,const对象必须要初始化    
int buffer[bufSize];
 
const int a = 1;
int b = 2;
a = 3;    //错误,不能对常量进行赋值    
b = a;    //正确

二、const和引用

  在我的理解中,引用就相当于一个常量,它在初始化时就已经与一个对象绑定在一起,之后就不能绑定其他对象,这种专一的品质非常值得我们学习。而当用const对引用进行定义时,它的作用就是说明该引用绑定的对象是一个常量,不能对该引用进行修改(事实上,常量引用绑定的对象不一定是常量,常量引用中的“常量”这两个字的意思其实是引用觉得其绑定的对象是一个常量,但该绑定的对象是变量也是合法的,下面通过代码详细说明)。


//非常量引用
int a = 0;
int &r = a;
r = 1;    //通过操作引用来对a赋值,此时相当于a=1
 
//常量引用绑定常量
const int b = 1;    //b是一个常量
const int &r2 = b;    //正确
r2 = 5;      //错误,不能对常量引用进行修改
b = 5;    //错误
 
//常量引用绑定变量
int c = 1;
const int &r3 = c;    //正确,常量引用也可以绑定变量
r3 = 5;    //错误,不可修改常量引用
int d = r3;    //正确,常量引用可读,该值为c
c = 5;    //正确,可修改变量
 
//非常量引用不可绑定常量
const int e = 1;
int &r4 = e;    //错误

  以上四种情况已说明const和引用的关系,为何第四种情况中不可用非常量引用绑定常量呢,这是因为我们已经定义了e是一个不可修改的常量,假如我们用非常量引用成功绑定了它,并且可以通过修改引用来使e的值改变,这不就违背了e作为常量其值不可改变的理念了吗,所以第四种情况编译器是会报错的。

  常量引用中的const的作用是针对引用绑定的对象的,指所绑定的对象是一个常量,这叫做底层const。

三、const和指针

  引用不是一个对象,因此const不能针对引用起作用,只能对引用的绑定对象起作用。但指针是一个对象,所以指针和const之间有三种组合方式:1.常量指针,2.指向常量的指针,3.指向常量的常量指针,其三者作用如下代码所示。


//1、常量指针
//常量指针指向变量,即常量指针中的地址不能修改
int a = 1;
int b = 2;
int *const p = &a;    //正确,常量指针可以指向变量
p = &b;    //错误,常量指针中的地址值不能修改
*p = 2;    //正确,p的解引用是a的值,a是变量,可以修改该值
 
//2、指向常量的指针
//即指针中的地址可以修改,但指向的对象是常量不能用解引用修改值(实际上指向的对象可以是变量)
int c = 3;
const int d = 4;
int e = 5;
const int f = 6;
int const *p2 = &c;    //正确,指向常量的指针可以指向变量
const int *p3 = &d;    //正确,指向常量的指针指向常量
p2 = &e;    //正确,可以改变指向的地址
p3 = &f;     //正确
*p2 = 0;    //错误,虽然p2实际指向的是一个变量,但操作p2的解引用时p2把指向的对象看作常量,因此不能通过解引用来修改对象的值
c = 0;    //正确,不能通过p2的解引用修改c,但c自身是变量可以修改
*p3 = 0;    //错误,同理p2
f = 0;    //错误
 
//3、指向常量的常量指针
//即指针中的地址不可以修改,指向的对象是常量也不能用解引用修改值(实际上指向的对象可以是变量)
int g = 1;
const int h = 2;
const int *const p4 = &g;    //正确
const int *const p5 = &h;    //正确
p4 = &h;    //错误,不能修改值
*p4 = 0;    //错误,不能修改其解引用

  对象的类型确定了对象的操作,因此指向常量的指针它的“常量”两字不是限制指针指向的对象必须是常量,而是限制了指针的解引用操作。因为指向常量的指针和常量引用一样,是一个自以为是的家伙,它认为自己指向的一定是一个常量,所以对指向常量的指针进行解引用,让指针认为在对一个常量进行修改,因此这是非法的行为。

四、顶层const和底层const

1、顶层const

  何为顶层const,其定义为对象本身是一个常量,因此对一切的内置类型常量而言,所有的const都是顶层const,而对于指针而言,常量指针是顶层const,对于引用则没有顶层const的概念,以下代码都是顶层const。


const int a = 1;
const double val = 3.14;
const string str = “hello”;
int *const p = &a;

  顶层const的对象一旦完成初始化,就不能修改其值,但可以作为被拷贝对象进行拷贝操作,如下代码所示。


const int b = 1;
b = 2;    //错误,顶层const不能修改值
int c = b;    //正确,顶层const可以被拷贝
int *const p2 = &b;
*p2 = 0;    //错误,实际指向的为常量,不能修改其解引用
p2 = &c;    //错误,顶层const不能修改值
 
int *const p3 = &c;
*p3 = 3;    //正确,实际指向的为变量,可以修改其解引用
 
const int *p4 = p2;    //正确,顶层const可以被拷贝
*p4 = 0;    //错误,p4是底层const(下面解释),不能修改其解引用

  有些朋友可能对const int *p3这句定义语句有疑问,其实它和int const *p3是一样的,都是指向常量的指针,也是一个底层const(下面介绍),而以上代码说明顶层const对象不能修改,但可以被拷贝,因为被拷贝的过程中,是可以忽略顶层const的。

2、底层const

  底层const这个概念只在指针和引用上有效,其定义是该指针指向或该引用绑定的对象是常量。因此指针可以有顶层const和底层const,而引用只有底层const。


int a = 0;
int const *p = &a;    //底层const
const int &r = a;    //底层const

  很多朋友可能分不清一个指针到底是底层const还是顶层const,这里可以教大家一个方法,就是看变量名最近的声明符是什么,例如const int *p,最近的声明符是*,因此他是一个指针,第二个声明符才是const,因此他是一个指向常量的指针;又例如int *const p2,最近的声明符是const,因此p2是一个常量,第二个声明符才是*,因此它是一个常量指针。其实大家只要记住一个就行,各人有各人的方法,最紧要自己觉得好用啦。

  了解了底层const,那么我们分析一下底层const可以进行哪些操作,以下为代码。


int a = 0;
const int b = 0;
int const *p = &a;    //底层const可以指向常量也可以指向变量,因为对于&a该类型可以从int*转换为const int*,因此可以说成对象被拷贝时可以忽略其顶层const
 
//对于引用的底层const,即是常量引用
const int &r = a;    //绑定一个变量
r = 0;    //错误,引用的底层const不可以修改值。
int c = r;  //正确
const int d = r;    //正确
int &r2 = r;    //错误
const int r3 = r;    //正确  
 
//对于指针的底层const,即指向常量的指针
//修改指针的值
p = &b;    //正确,指针的底层const可以修改值
*p = 2;    //错误,指针的底层const不可以修改解引用的值
 
//指针被拷贝
int *p2 = p;    //错误
int *const p3 = p;    //错误
int const *p4 = p;    //正确
const int *const p5 = p;    //正确,p5有顶层和底层const 

  对于引用的底层const,因为引用没有顶层const,对于它的操作特性,可以从它绑定了一个常量这个基础去理解,实际它不一定绑定常量,但在使用常量引用时要看成他始终绑定了一个常量,那么它的修改和被拷贝是否允许就比较清楚了。

  对于指针的底层const,指针把自己指向的对象视为常量,所以我们修改解引用的值时相当于修改指向的那个常量对象的值,这是不允许的,所以编译器报错。但指针不是常量指针(没有顶层const),因此可以修改指针的值(指向的对象可以改变)。当有底层const的指针用作被拷贝的对象是,其底层const就不能忽略了,拷入和拷出的对象必须都要有底层const才能对底层const指针进行拷贝操作。

对指针const限定符的总结:

  1. 顶层const不能修改值,但其解引用可能可以修改(根据实际指向的对象决定)
  2. 顶层const作为被拷贝值时,没有限制,可以被忽略
  3. 底层const可以修改值,但其解引用不能修改
  4. 底层const在用作拷贝操作时,要求拷入与拷出值都有相同的底层const(都是底层const,或都不是),不能忽略。

到此这篇关于C++ const限定符以及顶层const和底层const的案例详解的文章就介绍到这了,更多相关C++ const限定符以及顶层const和底层const内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!

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