C++ | const修饰的变量

Posted 2023-05-16 就良同学

01.const 概述

const 单词字面意思为常数，不变的。它是 c/c++中的一个关键字，是一个限定符，它用来限定一个变量不允许改变，它将一个对象转换成一个常量。

const int a = 10;
A = 100; //编译错误,const 是一个常量，不可修改

02.C/C++中 const 的区别

2.1 C 中的 const

常量的引进是在 c++早期版本中，当时标准 C 规范正在制定。那时，尽管 C 委员会决定在 C 中引入 const,但是，他们 c 中的 const 理解为”一个不能改变的普通变量”，也就是认为 const 应该是一个只读变量，既然是变量那么就会给 const 分配内存，并且在 c 中 const是一个全局只读变量，c 语言中 const 修饰的只读变量是外部连接的。

如果这么写:

const int arrSize = 10;
int arr[arrSize];

看似是一件合理的编码，但是这将得出一个错误。 因为 arrSize 占用某块内存，所以 C编译器不知道它在编译时的值是多少？

2.2 C++中的 const

在 c++中，一个 const 不必创建内存空间，而在 c 中，一个 const 总是需要一块内存空间。在 c++中，是否为 const 常量分配内存空间依赖于如何使用。一般说来，如果一个const 仅仅用来把一个名字用一个值代替(就像使用#define 一样)，那么该存储局空间就不必创建。
如果存储空间没有分配内存的话，在进行完数据类型检查后，为了代码更加有效，值也许会折叠到代码中。

这就是C++中的常量折叠：指const变量（即常量）值 放在编译器的符号表中 ，计算时编译器直接从表中取值，省去了访问内存的时间，从而达到了优化。

不过，取一个 const 地址, 或者把它定义为 extern,则会为该 const 创建内存空间。在 c++中，出现在所有函数之外的 const 作用于整个文件(也就是说它在该文件外不可见)，默认为内部连接，c++中其他的标识符一般默认为外部连接。

2.3 C/C++中 const 异同总结

1）内存占用方面

C语言的const修饰的变量均占有内存空间；

C++的const修饰的变量有时占用内存空间，有时不占用内存。

①C语言的const修饰的变量不论是全局变量还是局部变量，均占用内存。

#include<stdio.h>

const int a = 10; //存储在静态区(全局区)，占用内存

void test01()
	int *p;
	// a = 100; // error: 全局的const不能直接修改
	printf("a = %d\\n", a);
	p = (int *)&a;
	// *p = 100; // error: 全局的const不能间接修改
	printf("a = %d\\n", a);



void test02()
    const int b = 20; //存储在栈区，占用内存
    int *p;
	// b = 200 //  error: 局部的const不能直接修改
    printf("b = %d\\n", b);
    p = (int *)&b;
    *p = 200; //  局部的const可以间接修改
    printf("b = %d\\n", b);

②C++的const修饰的变量有时占用内存空间，有时不占用内存。

#include<iostream>
using namespace std;

const int aa = 10;

void test01()
	int* p;
	/* 在编译阶段，编译器将转为 cout << "aa=" << 10 << endl; */
	cout << "aa=" << aa << endl;

	const int bb = 20;
	p = (int*)&bb; // 此时会为bb分配内存
	*p = 300;

	/* 在编译阶段，编译器将转为 cout << "bb:" << 20 << endl; */
	cout << "bb:" << bb << endl;
	cout << "*p:" << *p << endl;

	cout << "bb的地址=" << &bb <<endl;
	cout << "p指向的地址=" << p << endl;


int main()
	test01();
    return 0;

输出：

aa=10
bb:20
*p:300
bb的地址=0019FED4
p指向的地址=0019FED4

小结：C++的const修饰的变量有时占用内存空间，有时不占用内存（发生常量折叠，且没有对变量进行取址运算时）。

对于基础数据类型，如果用一个变量初始化 const 变量，如果 const int a= b,那么也是会给 a 分配内存。

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
	int b = 10;
	const int constA = b;
	int* p = (int*)&constA;
	*p = 300;
	cout << "constA:" << constA << endl;
	cout << "*p:" << *p << endl;

	cout << "constA的地址=" << &constA <<endl;
	cout << "p指向的地址=" << p << endl;
	return 0;

输出：

constA:300
*p:300
constA的地址=0019FF28
p指向的地址=0019FF28

③扩展：volatile关键字

C/C++ 中的 volatile 关键字和 const 对应，用来修饰变量。volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。声明时语法：int volatile vInt; 当要求使用 volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

即：用volatile 声明类型变量的时候，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

#include<iostream>
using namespace std;

void test01()
	int* p;
	volatile const int bb = 20; //volatile: 禁止优化

	p = (int*)&bb; // 此时会为bb分配内存
	*p = 300;

	cout << "bb=" << bb << endl;
	cout << "*p=" << *p << endl;

	cout << "bb的地址=" << &bb <<endl;
	cout << "p指向的地址=" << p << endl;


int main()
	test01();
	return 0;

注：C++中，为什么对volatile的变量进行取地址操作，会出现1这样的数值，而不是正常的逻辑地址？

https://www.zhihu.com/question/411562530

2）跨文件访问方面

C语言的const修饰的全局变量默认为外部连接。

C++的const修饰的变量默认为内部连接。

这是因为C++的const修饰的变量默认为内部连接，即作用域仅限当前文件。

如果想让 c++中的 const 具有外部连接，必须显示声明为: extern const int data = 99;

c++ const关键字总结

const在C++中的使用：

• const对变量的修饰
• cosnt对指针的修饰
• const对函数的修饰

一. const对变量的修饰

　　const int MAX_SIZE = 1024;
　　这是最常见的用法，大家都没问题, const在定义的时候需要初始化。
　　有两点需要注意一下：
　　a) const变量默认是局部变量，如果需要全局访问，需要显示地extern
　　b) const int MAX_SIZE = 1024 与 #define MAX_SIZE1024 貌似做了相同的事情，但是是完全不同的两个同意。
　　#define作为宏定义是完全文本替换，而const MAX_SIZE是作为一个变量整体的。
　　下面这段代码可以说得更清楚：
　　const int MAX_SIZE = 1 << 10;// #define MAX_SIZE 1<<10
　　cout << MAX_SIZE << std;

二. const对指针的修饰

　　const int * a = &b; (1)
　　int const * a = &b; (2)
　　int * const a = &b; (3)
　　const int * const a = &b; (4)
　　(1)(2)的含义是相同的，表示指针所指的内存空间不可修改. *a = XXX;是非法的
　　(3)表示指针不可修改，a++是非法的;
　　(4)表示指针和指针内容都不可修改

三. const对函数的修饰

　　void fun(const int &r) (1) 与int const相同
　　void fun() const (2)
　　const int fun() (3)
　　(1) 函数的参数为const，表示函数不可修改参数的值
　　(2) 函数加const后缀, 此时的函数为自定义结构(struct,class)的成员函数，表示该函数成员不可修改class的成员变量
　　(3) 函数的返回结果为const
　　表示返回的结果不可修改，返回结果只能赋值给const修饰的变量

经验：

　　1)对const变量采用统一的编码风格能减少一些不必要的错误
　　2)给函数传参时，尽量使用带const的引用方式
　　3)返回结果迫不得已才使用const修饰