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C++ const限定符以及顶层const和底层const C++ const限定符以及顶层const和底层const的案例详解

Chancer224   2021-09-10 我要评论
想了解C++ const限定符以及顶层const和底层const的案例详解的相关内容吗,Chancer224在本文为您仔细讲解C++ const限定符以及顶层const和底层const的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:C++,const限定符,C++,const限定符详解,下面大家一起来学习吧。

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。

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