朝花夕拾：const关键字的要点和实现机制

C Programming Language.png

0x00 最初的起点

首先是一道烂大街的题目:以下四个变量有什么区别?

Problem.png

答案很简单:

1. v1是一个指针常量，即指针所指向的值不可改变，但是指针所指向的地址可以改变。

2. v2和v1相同。

3. v3是一个常量指针，即指针所指向的内存地址不可改变。

4. v4是一个指向常量的常量指针,即无论是指向的内存地址，还是内存地址中的值都是不可改变的。

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可以看到，这个基本上就是依靠记忆的东西，并没有什么理解上的难点，只是记住之后没过一段时间可能就又混淆了。

记忆方案一

1.如果const位于的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；
2.如果const位于的右侧，则const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

恩... 似乎很有规律的样子，但是我记性很差，这种规则对我来说还是太绕，过一段时间就不确定会不会记反了。

记忆方案二

Bjarne在他的The C++ Programming Language里面给出过一个助记的方法：

把一个声明从右向左读。

char * const cp; ( * 读成 pointer to )
cp is a const pointer to char

const char * p;
p is a pointer to const char;

恩。这样确实大大的降低了记混的情况了，但是虽然这种方法已经很简单了，但是对于英语不是母语的人来说，还是需要绕一层的，那么有什么更加简单的记忆方法吗？

记忆方案三

const修饰前面的关键字，只有当const开头时才修饰后面的关键字

即：当const前面是char int之类的类型关键字时，表示修饰的是指针所指向的内容；而当前面的是指针运算符（*）的时候，那么表示修饰的是该指针；当const位于表达式首位时，请参考第一条。

0X01实现机制

其实const关键字并没有多么复杂的实现方法，只是在编译器的层面做了modify的限制，而const变量和非const变量在runtime期间其实并无卵分别，最好的证据就是编译过程中的汇编代码了，证据如下:

首先我们有两段简单到妈都不认得的C++代码：

代码一

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    return 0;
}

代码二

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    const int a = 100;
    return 0;
}

这两段代码唯一的区别就是，一个int变量有const修饰，而另一个int变量没有const修饰。OK，接下来我们编译成汇编，使用下面的命令:

g++ -S demo.cpp

编译之后得到的汇编代码对比图如下所示:

汇编代码对比.png

我们可看到，两者并无什么不同，也就是说，汇编并不会对const的变量做什么特殊的处理，const只是在编译的层面给程序做了限制。

但是，这里又有一个问题，当我们把代码修改成下面那样的时候：

代码一

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100;
    cout << a << endl;
    return 0;
}

代码二

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    const int a = 100;
    cout << a << endl;
    return 0;
}

这里的代码与上面的代码的区别无非是，访问了a的值，按照上面的理论，编译后的代码应该没有不同，但是世事难料，对比图如下：

g++编译下对比.png

我们可以看到竟然还是存在差别的，但是根据查阅资料和个人猜测，我认为可能的原因是：const的变量存储的时候确实没有特殊处理，但是在取值时，并不会访问const变量的内存地址，而是通过一个全局符号表（symbol table）替换了该值，所以才会出现这样的汇编代码的差别。

0X02 最后说的话

说到底还是不懂汇编，有空也可以研究一下，如果有汇编大神路过，也请不吝赐教！