C语言到C++(2) - const
C++中最早引入const是为了替代#define，后来又衍生出了其它用法。这一篇中我们来详细介绍const的各种常见用法。
1. 定义常量
1.1 C语言中定义常量的方法
在C语言从零开始这个系列中，我们讲了C语言定义常量的方法。没有看过的同学请参考：C语言从零开始（五）-常量&变量
为什么要定义常量我就不再赘述了，这里重点说说这么定义有什么不好。经常有这样的面试题：请写出下面这段代码的执行结果：
#include <stdio.h>
#define SUM 5 + 1;
void main()
{
int a = 2 * SUM;
printf("%d", a);
}
经常有人答12，其实结果是11。不信你用计算机运行一下试试。
为什么会错呢，因为#define定义的常量是伪常量，它在参加编译时做的是原样字符替换。就是2 * SUM这句在编译器看来应该是
int a = 2 * 5 + 1；
如果你的本意是想得到12，那么定义中应该这么写：
#define SUM (5 + 1);
这样的经典错误很多人都犯过，虽然道理大家都知道，但是总会因为粗心大意掉进这个坑里。
于是，C++引入const常量彻底解决了这个问题。后来部分C语言的编译器也开始支持const的使用，这就充分说明了它的价值。
1.2 const常量
在C++中，我们用下面的形式定义常量：
const int MONTH = 12;
const int SUM = 5 + 1;
严格意义上讲，const常量应该叫做“常变量”，它定义了一个值不会被修改的变量。
为了代码风格统一，我们依然习惯把const常量用全大写字母命名。
特点
const常量与普通常量最大的不同有两点：
- 值不能改变
- 可以用作数组大小的定义
例如：
const int MAX = 10;
int arr[MAX] = {0};
for (int i = 0; i < MAX; i++)
{
// Do something
}
1.3 作用范围
const定义的常量的作用域类似与static，只能被当前文件访问。如果想在其他文件中使用该如何写呢？
// file1
const int MAX = 10;
// file 2
extern const int MAX;
不过并不推荐这么使用，还是建议大家把const定义写在头文件中，在需要的文件中包含这个头文件。
2. 指针与const
const的修饰特点是修饰离它最近的部分。它一般有两种用法。
2.1 指向const变量的指针
让指针指向一个const对象，防止指针修改所指向的值。
int age = 30;
const int* ptr = &age;
这段代码定义了一个指针ptr，它指向一个const int类型的数据，不可修改。
*ptr += 1; // 报错
cin >> *ptr; // 报错
这两种写法都是非法的。
注意：依然可以用 age变量修改。
2.2 const指针
将指针本身声明为一个常量，防止指针位置改变
int a = 3;
int* const p = &a;
p++; // 错误
注意：只有const指针能够指向const变量，例如：
const int a = 9;
const int* p = &a; // 正确
int* ptr = &a; //错误
特殊使用：
const int* const p = &a;
这句话的意思是指针变量和指向的地址中的内容都不可变
3. 函数与const
3.1 const参数
如果希望参数在函数内部不被修改，可以用const修饰，如下：
void fun(const int a)
{
a++; // 非法操作
}
由于a被const修饰为常变量，因此再对它进行a++操作就会报错。
这种写法的目的只是为了限制参数在函数内部的修改，如今越来越多的人喜欢这样实现：
void fun(int a)
{
const int& b = a;
b++; // 非法操作
}
效果是完全一样的。
3.2 const返回值
如果函数返回值是一个基本数据类型，用const修饰是没有意义的。比如：
const int fun()
{
return 1;
}
fun()函数的返回值是不可能做“左值”再被修改的，因为没人会这么使用：
fun() = 2;
编译器也会把这种写法先过滤掉。
一般，const只用来修饰返回值是一个类的对象的函数。例如：
class A
{
public:
A()
{
m_i = 0;
}
A(int i) : m_i(i){}
void Modify(int i)
{
m_i = i;
}
private:
int m_i;
};
A GetA()
{
return A(1);
}
const A GetConstsA()
{
return A(1);
}
void Update(A& a)
{
a.Modify(2);
}
void Update2(const A& a)
{
A m = a;
m.Modify(2);
}
int main()
{
GetA() = A(1); // 正确
GetA().Modify(5); // 正确
GetConstsA() = A(1); // 报错
GetConstsA().Modify(); // 报错
Update(GetA()); // 正确
Update(GetConstsA()); // 报错
Update2(GetConstsA()); // 正确
return 0;
}
能看懂其中的奥秘吗？总结一下，const修饰的返回值如果是类的对象，那么：
- 这个返回值不能做左值（放在等号左边被赋值或者调用其成员函数）
- 这个返回值的别名必须也被const修饰
4. 举一反三
知道了一般参数和返回值被const修饰的情况，我们应该能够推导出const修饰指针参数和返回值的情况。我们用一段代码来看看容易出现的错误。
void fun1(int* p)
{
// Do nothing
}
void fun2(const int* cp)
{
*cp = 3; // 错误
int i = *cp;
int* ip2 = cp; // 错误
}
const char* fun3()
{
return "result of function fun3()";
}
const int* const fun4()
{
static int i;
return &i;
}
int main()
{
int x = 0;
int* p = &x;
const int* cp = &x;
fun1(p);
fun1(cp); // 错误
fun2(p);
fun2(cp);
char* cp = fun3(); // 错误
const char* ccp = fun3();
int* p2 = fun4(); // 错误
const int* const ccp = fun4();
const int* cp2 = fun4();
*fun4() = 1; // 错误
return 0;
}
这段程序的各种赋值其实完全符合第2部分中介绍的原则。在传参和赋值的过程中需要注意：
- 指针内容被const修饰时，*p不可修改
- 指针内容被const修饰时，不能赋值给内容非const的指针
- 指针变量和内容都被const修饰时，只能给相同情况的指针赋值
说起来有些拗口，仔细想想其实和第二部分所讲的内容相似。
OK，今天就先到这里。
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