C/C++中const关键字的用法及其与宏定义的比较

1.const关键字的性质

简单来说：const关键字修饰的变量具有常属性。 即它所修饰的变量不能被修改。

2.修饰局部变量

 const int a = ;
 int const b = ;

这两种写法是等价的，都是表示变量的值不能被改变，需要注意的是，用const修饰变量时，一定要给变量初始化，否则之后就不能再进行赋值了，而且编译器也不允许不赋初值的写法：

在C++中不赋初值的表达一写出来，编译器即报错，且编译不通过。

在C中不赋初值的表达写出来时不报错，编译时只有警告，编译可以通过。而当你真正给它赋值时才会报错，那么没有初值也不能被赋值这样的变量有什么用哪？

 const chsr* p = "qwerty"; //const用于修饰常量静态字符串

如果没有const的修饰，我们可能会在后面有意无意的写p[4]=’x’这样的语句，这样会导致对只读内存区域的赋值，然后程序会立刻异常终止。有了const，这个错误就能在程序被编译的时候就立即检查出来，这就是const的好处。让逻辑错误在编译期被发现。（这个特性在C／Ｃ++中相同）

３．修饰指针

常量指针是指针所指向的内容是常量，不可被修改。

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

上面两种写法也是等价的，性质如下：

１）常量指针不能通过这个指针改变变量的值，但是可以通过其他的引用来改变变量的值的。

 const int *n = &a;
     *n = b;

上面的写法报错

 int c = ;
 const int *n = &a;
 a = ;
 a = c;

这样赋值是可以的。

常量指针指向的值不能改变，但是指针本身可以改变，即常量指针可以指向其他的地址。

 　　int a = ;
    int b = ;
     const int *n = &a;
     n = &b;

２）指针常量是指指针本身是个常量，不能在指向其他的地址，写法如下：

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

而这么写是错误的

 int a = ;
 int b = ;
 int c = ;
 int * const n = &a;
 n = &b;

它们的区别在于const的位置，可以这样记忆：const在“*”前面时它修饰(*n)，而*n是n所指向的变量，所以是常量指针，const在“*”后面时它修饰(n)，使指针变为常量，所以是指针常量。

指向常量的常指针

 const int * const p= &a;
 int const * const p= &a;

指针指向的位置不能改变并且也不能通过这个指针改变变量的值，但是依然可以通过变量赋值，或其他的普通指针改变变量的值。

（这种用法在C和C++中是相同的。）

4.修饰引用

 int a = ;
 int const &a = b;
 const int &a = b;

两种定义形式在本质上是一样的

5.函数中使用const

（1）修饰函数参数

根据const修饰指针的特性，const修饰函数的参数也是分为三种情况

 void StrCopy(char *strdes, const char *strsrc);//防止修改指针指向的内容

其中 strsrc是输入参数，strdes是输出参数。给 strsrc 加上 const 修饰后，如果函数体内的语句试图改动 sresrc 的内容，编译器将指出错误。

 void swap ( int * const p1 , int * const p2 )  //防止修改指针指向的地址

指针p1和指针p2指向的地址都不能修改。

 void test ( const int * const p1 , const int * const p2 )  //以上两种的结合

另外当参数为引用时

 void function(const Class& Var); //引用参数在函数内不可以改变
 void function(const TYPE& Var); //引用参数在函数内为常量不可变 

（这样的一个const引用传递和最普通的函数按值传递的效果是一模一样的,他禁止对引用的对象的一切修改,唯一不同的是按值传递会先建立一个类对象的副本, 然后传递过去,而它直接传递地址,所以这种传递比按值传递更有效.另外只有引用的const传递可以传递一个临时对象,因为临时对象都是const属性, 且是不可见的,他短时间存在一个局部域中,所以不能使用指针,只有引用的const传递能够捕捉到这个家伙。）

（2）修饰函数返回值

如果给以“指针传递”方式的函数返回值加 const 修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。

 const int * fun2()    //调用时 const int *pValue = fun2(); 
                             //我们可以把fun2()看作成一个变量，即指针内容不可变。
 c.int* const fun3()   //调用时 int * const pValue = fun2(); 
                             //我们可以把fun2()看作成一个变量，即指针本身不可变。 

const int fun1()   //这个其实无意义，因为参数返回本身就是赋值。

6.修饰类相关

（1）用const修饰的类成员变量，只能在类的构造函数初始化列表中赋值，不能在类构造函数体内赋值。

 class A
 {
 public：
     A(int x) : a(x)  // 正确
     {
          //a = x;    // 错误
     }
 private：
     const int a;
 };

（2）const修饰成员函数

用const修饰的类成员函数，在该函数体内不能改变该类对象的任何成员变量, 也不能调用类中任何非const成员函数。一般写在函数的最后来修饰。

 class A
 {
 public:
     int& getValue() const
     {
         // a = 10;    // 错误
         return a;
     }
 private:
     int a;            // 非const成员变量
 };

a. const成员函数不被允许修改它所在对象的任何一个数据成员。

b. const成员函数能够访问对象的const成员，而其他成员函数不可以。

d.在const修饰的成员函数中要对类的某个数据成员进行修改， 该数据成员定义声明是必须加mutable关键字。

（3）const修饰类对象/对象指针/对象引用

用const修饰的类对象表示该对象为常量对象，该对象内的任何成员变量都不能被修改。对于对象指针和对象引用也是一样。
因此不能调用该对象的任何非const成员函数，因为对非const成员函数的调用会有修改成员变量的企图。

 class A
 {
  public:
     void funcA() {}
     void funcB() const {}
 };
 int main
 {
     const A a;
     a.funcB();    // 正确
     a.funcA();    // X

     const A* b = new A();
     b->funcB();    // 正确
     b->funcA();    // X
 }

（4）在类内重载成员函数

 class A
 {
 public:
     void func() {}
     void func() const {}   // 重载
 };

另外，const数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对整个类而言是可变的，因为类可以创建多个对象，不同对象的const数据成员值可以不同。

class A
{
public：
    A(int size)
         : _size(size)  // 正确
    {}
private：
    const int _size;
};
A a();  //对象a的_size值为10
A b();  //对象b的_size值为20

那么，怎样才能建立在整个类中都恒定的常量呢？用枚举常量。

class A
{
public：
   enum{SIZE1 = , SIZE2 = };//枚举常量
private：
     int arr1[SIZE1];
     int arr2[SIZE2];
};

枚举常量不会占用对象的存储空间（整个枚举类型只占四个字节），它们在编译时被全部求值。但缺点是隐含数据类型只能是整数，最大值有限，且不能表示浮点数。

7.修饰全局变量

全局变量的作用域是整个文件，我们应该尽量避免使用全局变量，以为一旦有一个函数改变了全局变量的值，它也会影响到其他引用这个变量的函数，导致除了bug后很难发现，如果一定要用全局变量，我们应该尽量的使用const修饰符进行修饰，这样方式不必要的以为修改，使用的方法与局部变量是相同的。

8.const常量与宏常量的区别

（1）.便于进行类型检查

const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误（边际效应）。

 //例子：
 void f(const int i) { .........}   //对传入的参数进行类型检查，不匹配进行提示

（2）可以节省空间，避免不必要的内存分配

const定义常量从汇编的角度来看，只是给出了对应的内存地址，而不是象#define一样给出的是立即数，所以，const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝，而#define定义的常量在内存中有若干个拷贝。

 #define PI 3.14159         //常量宏
 const doulbe  Pi=3.14159;  //此时并未将Pi放入ROM中
               ......
 double i=Pi;   //此时为Pi分配内存，以后不再分配！
 double I=PI;  //编译期间进行宏替换，分配内存
 double j=Pi;  //没有内存分配
 double J=PI;  //再进行宏替换，又一次分配内存！

（3）提高了效率　

　宏定义是一个“编译时”概念，在预处理阶段展开，不能对宏定义进行调试，生命周期结束于编译时期。const常量是一个“运行时”概念，在程序运行时使用，类似于一个只读数据。

编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高

（4）可以保护被它修饰的东西

防止意外的修改，增强程序的健壮性。

 void f(const int i) { i=;//error! } //如果在函数体内修改了i，编译器就会报错
      

（5）为函数重载提供了一个参考

 class A
 {
            ......
   void f(int i)       {......} //一个函数
   void f(int i) const {......} //上一个函数的重载
            ......
 };

（6）定义域不同

 void f1 ()
 {
     #define N 12
     const int n ;
 }
 void f2 ()
 {
     cout<<N <<endl; //正确，N已经定义过，不受定义域限制
     cout<<n <<endl; //错误，n定义域只在f1函数中。若想在f2中使用需定义为全局的
 }

（7）做函数参数

　　宏定义不能作为参数传递给函数；const常量可以在函数的参数列表中出现。

9.const_cast

const_cast运算符用来修改类型的const或volatile属性。
（1）常量指针被转化成非常量的指针，并且仍然指向原来的对象；
（2）常量引用被转换成非常量的引用，并且仍然指向原来的对象。

 void func()
 {
     const int a = ;
     int* p = const_cast<int*> (&a);
     *p = ;
     std::cout<<*p;    //
     std::cout<<a;     //
 }

注：C++中使用const 常量而不使用宏常量，即const 常量完全取代宏常量。

10.const与volatile

 //注意使用C++编译器编译（源文件使用. cpp后缀）
 //或者在C编译器中编译期间打开优化选项， 比如：
 // gcc test. c -O2
 #include <stdi o. h>
 int main()
 {
 const int num = ;
 int *p = (int *) &num;
 *p = ;
 printf("%d\n", num) ;
 return ;
 }/
 /看看程序输出的结果是什么？

只要编译器适当的对代码进行优化， 这里就可能输出： 10， 而不是我们改变之后的值。因为编译器在编译期间， 可能对代码进行优化。当编译器看到这里的num被const修饰， 从语义上讲这里的num是不期望被改变（不改变）的，那优化的时候就可以把num的值存放到寄存器（以提高访问的效率） 中。 以后只要使用num的地方都去寄存器中取， 那即使num对应的内存中的值发生变化， 寄存器也是感知不到的。 所以造成输出10的结果。

 //当我们对代码进行如下修改：
 #include <stdi o. h>
 int main()
 {
 //使用volati le关键字对num修饰。
 volatile const int num = ;
 int *p = (int *) &num;
 *p = ;
 printf("%d\n", num) ;
 return ;
 }

这里我们可以看到， 当我们对*p做了修改之后， num的输出变成了20。这里 volatile 这个关键字起到关键的作业。

作用：
编译时不优化， 执行时不缓存， 每次需从内存中读出（保证内存的可见性） 。
使用场景：
用于多线程或多CPU编程。

ps:高质量C/C++第5章、第11章。