C/C++程式設計中const的使用詳解

2022-03-31 16:00:24

1 概述：const和define的區別

先看一個典型的程式：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int num = 1;
	#define t1 num + num
	#define t2 t1 % t1
	cout << "t2 is " << t2 << endl; // t2 is 2
	const int s1 = num + num;
	const int s2 = s1 % s1;
	cout << "s2 is " << s2 << endl; // s2 is 0
    return 0;
}

執行結果如註釋所示，分別得到“t2 is 2”、“s2 is 0”？？？
分析原因：const定義的常數s1、s2，則s1的值是num+num，s2的值是s1%s1，所以最後結果為“s2 is 0”；而define定義的變數作替換後，C++把cout<<"t2 is "<<t2<<endl;語句譯成了：cout<<"t2 is "<<num+num%num+num<<endl;所以結果為“t2 is 2”（1+0+1=2）

注意:define定義的內容,建議增加使用括號()

	#define t1 (num + num)
	#define t2 (t1 % t1)

具體分析define與const的區別，如下定義：

const float PI = 3.14;
#define PI (3.14)

型別的安全性檢查：const常數有資料型別，而define定義宏常數沒有資料型別。則編譯器可以對前者進行型別安全檢查，而對後者只進行字元替換，沒有型別安全檢查（字元替換時可能會產生意料不到的錯誤，如上面的程式所示）；
偵錯：部分排程工具可以對const常數進行排程，但不能對宏常數進行排程；
編譯器的處理方式不同：define宏是在預處理階段展開，const常數則是編譯執行階段使用；
儲存方式不同：define宏僅僅是展開，有幾個地方使用則展開幾次，不分配記憶體；const常數會在記憶體中分配地址（可以是堆中也可以是棧中）；
效率：define定義的常數在記憶體中有若干個拷貝；const定義的常數在程式執行過程中只有一份拷貝，甚至不為普通const常數分配儲存空間，而是將它們儲存在符號表中，相當於沒有了讀記憶體的操作，使得效率也很高。

2. 修飾區域性變數

const約束物件的存取性質：使得物件只能讀，不能寫：不允許修改物件的值.

const 是constant 的縮寫，“恆定不變”的意思。被const 修飾的東西都受到強制保護，可以預防意外的變動，能提高程式的健壯性。所以很多C++程式設計書籍建議：“Use const whenever you need”。

const int n=5;
int const n=5;

這兩種寫法是一樣的，都是表示變數n的值不能被改變了，需要注意的是，用const修飾變數時，一定要給變臉初始化，否則之後就不能再進行賦值了。

// C     
const int num = 100;
(int *)&num = 4;   //可以間接修改

C的const表示修飾唯讀變數，但是我們可以惡意強制操作const物件。

接下來看看const用於修飾常數靜態字串，例如：

const char* str="fdsafdsa";

如果沒有const的修飾，我們可能會在後面有意無意的寫str[4]=’x’這樣的語句，這樣會導致對唯讀記憶體區域的賦值，然後程式會立刻異常終止。有了const，這個錯誤就能在程式被編譯的時候就立即檢查出來，這就是const的好處。讓邏輯錯誤在編譯期被發現。

如下修改都是不允許的。

 // c++
 const int i = 0;   //是一個右值，有記憶體實體
 i = 11;          //錯誤：向唯讀變數‘i'賦值
 const int a{1.1}; //錯誤：從「double」轉換到「int」需要收縮轉換,請初始化成相同型別的常數

3. 常數指標與指標常數

常數指標是指標指向的內容是常數，可以有一下兩種定義方式。

const int * n;
int const * n;

需要注意的是一下兩點：

1、常數指標說的是不能通過這個指標改變變數的值，但是還是可以通過其他的參照來改變變數的值的。

int a=5;
const int* n=&a;
a=6;

指標常數是指指標本身是個常數，不能在指向其他的地址，寫法如下：

int *const n;

需要注意的是，指標常數指向的地址不能改變，但是地址中儲存的數值是可以改變的，可以通過其他指向改地址的指標來修改。

int a=5;
int *p=&a;
int* const n=&a;
*p=8;

注意：區分常數指標和指標常數的關鍵就在於星號的位置，我們以星號為分界線，如果const在星號的左邊，則為常數指標，如果const在星號的右邊則為指標常數。如果我們將星號讀作‘指標’，將const讀作‘常數’的話，內容正好符合。int const * n；是常數指標，int *const n；是指標常數。

指向常數的常指標

是以上兩種的結合，指標指向的位置不能改變並且也不能通過這個指標改變變數的值，但是依然可以通過其他的普通指標改變變數的值。

const int* const p;

4. 修飾函數的引數

根據常數指標與指標常數，const修飾函數的引數也是分為三種情況。

1、防止修改指標指向的內容

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中 strSource 是輸入引數，strDestination 是輸出引數。給 strSource 加上 const 修飾後，如果函數體內的語句試圖改動 strSource 的內容，編譯器將指出錯誤。

2、防止修改指標指向的地址

void swap ( int * const p1 , int * const p2 )

指標p1和指標p2指向的地址都不能修改。

3、以上兩種的結合。

5. 修飾函數的返回值

如果給以“指標傳遞”方式的函數返回值加 const 修飾，那麼函數返回值（即指標）的內容不能被修改，該返回值只能被賦給加const 修飾的同型別指標。

例如函數：

const char * GetString(void);

如下語句將出現編譯錯誤：

char *str = GetString();

正確的用法是

const char *str = GetString();

6. 修飾全域性變數

全域性變數的作用域是整個檔案，我們應該儘量避免使用全域性變數，因為一旦有一個函數改變了全域性變數的值，它也會影響到其他參照這個變數的函數，導致除了bug後很難發現，如果一定要用全域性變數，我們應該儘量的使用const修飾符進行修飾，這樣防止不必要的人為修改，使用的方法與區域性變數是相同的。

總結

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