靈活而奇特的C++語言特性——const（一）
學習了博主的《漫談繼承技術》系列博文之後，相信大家都有所收穫吧！這次博主將和大家一起探討 《靈活而奇特的C++語言特性》 ，主要包括引用、常量（const）、常量表達式（constexpr）、靜態（static）、外部（expert）、型別定義（typedef）、類型別名（aliases）、型別轉換、作用域解析、統一初始化、顯示轉換運算子、特性（attribute）、使用者自定義文字、標頭檔案、可變長度引數列表和前處理器巨集。儘管這個知識清單顯得有點凌亂，但是這些話題都是博主經過精心挑選，是容易混淆的語言特性。本篇我們來學習一下const，增進大家對《靈活而奇特的C++語言特性》的理解。
const是constant的縮寫，指保持不變的量。編譯器會執行這一要求，任何嘗試改變常量的行為都會當作錯誤處理。此外，當啟用了優化時，編譯器可以利用此資訊生成更好的程式碼。關鍵字const主要有兩種相關的用法。可以用這個關鍵字標記變數或者引數，也可以用const標記方法。本篇博文主要探討const變數和引數的含義，希望對大家有一點幫助。
const變數和引數
在使用const之前，讓我們先來了解一下const的特性：
①const常量，在定義時必須初始化。
②const常量，在編譯的過程中將該常量替換為初始化時的值。
③可以通過強制型別轉換將常量的地址賦給指標變數，通過指標變數來修改所指向的空間裡的值。
咱們舉個栗子吧：
#include <iostream>
using namespacestd;
int main(intargc,char**argv)
{
//定義const常量
constintnCValue = 10;
constdoublePI = 3.141592653;
//constint size;
//通過強制型別轉換，使指標指向const常量
int*nPtr = (int*)&nCValue;
double*dPtr = (double*)&PI;
//通過指標修改const
*nPtr =20;
*dPtr =4.5;
cout<< "*nPtr: "<< *nPtr << endl;
cout<< "nCValue: "<< nCValue << endl;
cout<< "*dPtr: "<< *dPtr << endl;
cout<< "PI: " << PI << endl;
return0;
}
程式執行結果：
注意，上面的特性要視具體的編譯器而定，以上是我在VS 2013上的測試結果。我在圖釋中所說的整型包括bool、char、short、int和long型等資料型別。
如果將上面程式碼中的“constint size;”解註釋，編譯器將會報以下錯誤：
可能有的小夥伴會問：“C語言中的const和C++中的const有什麼不同，為什麼有的時候我將C++中編譯通過的程式碼放到C原始檔中就會出現編譯錯誤？”。善於發現問題，說明你已經比別人強很多。其實，C語言中const定義的是隻讀變數，不是真正意義上的常量，C++中const定義的才是真正意義上的常量。那什麼是真正意義上的常量呢？下面我們一起來揭祕一下吧。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS//關閉安全性檢測
#include <iostream>
using namespacestd;
enum COLOR{RED = 20, BLUE,GREEN };
int main(intargc,char**argv)
{
constintsize = 20;
intnArray[size] = { 0 };//在C原始檔中次行語句報錯
inti = 0;
//初始化陣列
for(auto&var : nArray)
{
var =++i;
}
//輸出陣列所有元素
cout<< "nArray = {";
foreach(autovar in nArray)
{
cout<< var << ", ";
}
cout<< "}" << endl;
//switch的引數必須要是整型常量
switch(size)//在C中次行語句報錯
{
caseCOLOR::RED:
printf("size is equal COLOR::RED\n");
break;
caseCOLOR::BLUE:
printf("size is equal COLOR::RED\n");
break;
default:
printf("size is not in COLOR\n");
break;
}
return0;
}
程式執行結果：
在C語言中，const修飾的是隻讀變數，其實它本質還是變數，在真正需要使用常量的地方都會報語法錯誤。而C++中對const進行了擴充，使其修飾的是真正意義上的常量。
可以使用const來“保護”變數不被修改。這個關鍵字的一個重要用法是替換define來定義常量，這是const最直接的應用。上面程式中已經舉過栗子啦，這裡就不在贅述。可能有的小夥伴會問：“那const和define到底有什麼區別呢？還是隻是提供了一種新的定義常量的方式而已？”。當然不是啦，const比define更實用更安全，接下來就讓我們一起來探討const和define之間的區別吧。
const和define之間的主要區別：
①define定義的常量在預處理時進行替換，const定義的常量在編譯的過程中進行替換
②define只是進行簡單的字元替換，不進行型別檢查，const則進行型別檢查
③define定義的常量不會分配空間，而const則會分配空間
④define定義的常量不支援除錯（不能檢視它在記憶體空間裡的值），而const定義的常量則可以。
⑤define不能定義形參，const則可以定義形參
關於這些區別的測試就留給大家啦，博主就不再編寫相關程式碼了。
const修飾變數，這個變數包括指標變數。可能有的小夥伴聽說過指標常量和常量指標的概念，並對此十分困惑，總是搞混。沒關係，初學指標碰點壁也是很正常的。接下來我們就一起來聊聊它們之間的差異吧。
#include <iostream>
using namespacestd;
int main(intargc,char**argv)
{
intnValue1 = 10;
intnValue2 = 20;
//nPtr是常量指標
constint*nPtr = &nValue1;
//nCPtr是指標常量
int* const nCPtr = &nValue2;
//常量指標：不能通過指標修改所指向物件的值，但可以更改其指向，指向其他物件
//*nPtr= 30;
nPtr =&nValue2;
//指標常量：不能更改其指向，指向其他物件，但可以通過指標修改所指向物件的值
//nCPtr= &nValue1;
*nCPtr =50;
cout<< "nValue1: "<< nValue1 << endl;
cout<< "nValue2: "<< nValue2 << endl;
return0;
}
程式執行結果：
上述程式碼中“constint*nPtr = &nValue1;”也可以寫成“intconst *nPtr = &nValue1;”，其效果是一樣的。然而，這一規則卻不適應與“int* const nCPtr = &nValue2;”，將該語句寫為“int* nCPtr const = &nValue2;”或“intconst* nCPtr = &nValue2;”則不行，直接改變了語句，甚至無法通過編譯。
可以嘗試著從右向左讀，“int* const nCPtr = &nValue2;”，const與nCPtr現結合，就知道nCPtr是一個指向int的const指標。另一方面，“int const*nPtr = &nValue1;”，“*”先和nPtr結合，就知道nPtr是一個指向const int的指標。
const可以應用於引用，它通過比應用於指標更簡單。一是，引用預設為const，無法改變引用所指的物件。因此，無法顯式地將引用標記為const。二是，無法建立一個引用的引用，所以引用通過只有一層間接取值。獲取多層間接取值的唯一方法是建立指標的引用。舉個栗子：
constint* const * const* const * constPtr = nullptr;
constint* const * const* const * const&ref = Ptr;
將物件作為引數傳遞時，預設選擇是const引用。只有在明確需要修改物件時，才能忽略const。const修飾函式引數的的場景我們已經見過，例如拷貝建構函式，建構函式引數等。這裡就不舉栗子了，如果你確實想看栗子的話，就去《靈活而奇特的C++語言特性——引用（下）》，那裡有一個封裝MyString類的栗子。
關於const變數和引數的含義和使用我們就探討到這裡了，如果你還覺得意猶未盡，就請關注博主的《靈活而奇特的C++語言特性——const（二）》這篇博文，博主在那裡講述了const方法的含義和使用方法。
如果想了解更多關於C++語言特性相關的知識，請關注博主《靈活而奇特的C++語言特性》系列博文，相信你能夠在那裡尋找到更多有助你快速成長和加深你對C++語言特性相關的知識和一些特性的理解和掌握。當然，如果你想了解關於繼承方面的技術，請關注博主《漫談繼承技術》系列博文。