C/C++中const的用法

const是C语言的关键字，经C++进行扩充，变得功能强大，用法复杂。const用于定义一个常变量（只读变量）。当const与指针，引用，函数等结合起来使用时，情况会变得复杂的多。下面将从七个方面总结const的用法。

1.const位置

const位置较为灵活，一般来说，除了修饰一个类的成员函数外，const不会出现先一条语句的最后。示例如下：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
int i=5;
const int v1=1;
int const v2=2;
const int* p1;
int const * p2;
//以下三条语句报编译错误，为什么？
//const * int p3;
//int* const p3=&v1;
//int * const p3;
int * const p3=&i;
const int* const p4=&v1;
int const * const p5=&v2;
const int & r1=v1;
int const & r2=v2;
//以下语句报编译错误，为什么？
//const & int r3;
//以下语句报警告，并忽略const
int& const r4=i;

cout<<*p4<<endl;
return 0;
}

阅读以上程序，得出如下结论：

（1）程序输出结果是1，以上程序演示const的位置与它的语义之间的关系，看似复杂，

实际有规律可循。

（2）const和数据类型结合在一起时形成所谓的“常类型”，利用常类型可申明或定义

常变量。const用来修饰类型时，既可以放在类型前面，也可以放在类型后面，如const int i和int const i是合法且等价的。用常类型申明或定义变量时，const只会出现在变量前面。

（3）const和被修饰的类型之间不能有其他标识符。

（4）int const *p和int * const p是不同的申明语句，原因是前者const修饰的是int，后者const修饰的是int*。前者表示指针p指向整型常变量（指针所指单元的内容不允许修改），而指针本身可以指向其他的常变量，即p为指向常量的指针——常量指针。后者表示指针p本身的值不可修改，一旦p指向某个整型变量之后就不能指向其他的变量，即p是个指针常量。

（5）引用本身可以理解为指针常量，在引用前使用const没有意义。上例中int & const r4=I;中const是多余的。即没有引用常量的说法，只有常引用。常引用指被引用对象是一个常量，不允许通过引用和修改被引用对象的值。

在很多情况下，为表达同一种语义，可将const放在不同的位置。但在某些情况下，const只能放在特定的位置，考查const配合二重指针的例子，代码如下：

int main(int argc,char* argv[])
{
//const配合二重指针
int const **p1;
int* const * p2;
int i=5;
int j=6;
const int * ptr1=&i;
int * const ptr2=&j;
p1=&ptr1;
p2=&ptr2;
cout<<**p1<< " "<<**p2<<endl;
return 0;
}

阅读以上代码得出如下结论:

（1）程序的运行结果是：5 6

（2）int const **p1和int* const * p2申明的二重指针p1和p2的含义完全不同。p1不

是指针常量，它所指向的变量的类型是int const *（指向整型常量的指针）。P2也不是指针常量，其指向的变量类型是int* const（整型指针常量）。若按p1=&ptr1和p2=&ptr2赋值，均产生编译错误。

2.const对象和对象的const成员

const定义一个基本类型的变量是不允许修改该变量的值。const修饰类的对象称为常对象，const修饰的类成员函数称为常函数。考查如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
int num;
public:
A(){num =5;};
void disp();
void disp() const;
void set(int n){num=n;};
};

void A::disp(){
cout<<"Another version of disp()"<<endl;
}

void A::disp() const{
cout<<num<<endl;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
A a1;
a1.set(3);
a1.disp();
A const a2;
a2.disp();
return 0;
}

程序执行结果是：

Another version of disp()

5

阅读以上程序，得出如下结论：

（1）常函数的申明与定义分开进行时，两边都要使用const关键字，否则发生编译错误。

（2）只有类的非静态成员函数可以被申明为常函数，原因是静态成员函数不含this指针，属于类级别的函数。其它类型的函数（如外部函数等）不能被申明为常函数。

（3）一个类的两个成员函数，如果函数的返回值类型、函数名、函数的参数列表完全相同，一个是常函数，一个是普通函数，那么它们构成重载关系。如上例中的void disp()和void disp() const。这是因为void disp()和void disp() const具有不同的签名。C++把this指针也作为参数评估的一部分，由于上面的函数被定义成class A的成员函数，那么它们最终会被看作void disp(A*)和void disp(const A*),从而构成重载。

（4）非只读对象（如a1）调用某个函数时，先寻找它的非const函数版本，如果没有找到，再调用它的const函数版本。而常对象（a2），只能调用类中定义的常函数，否则出现编译错误。

（5）存在const和非const版本的成员函数时，普通对象若想调用const函数，应该通过建立该对象的常引用或指向该对象的常指针。如上面的程序，要用对象a1调用常函数disp()，可以使用如下语句：

((const A&)a1).disp();
//或者：
((const A*)&a1)->disp();

(6)非只读对象中，也可以将部分数据成员定义为常量，称为类对象的常量成员。类对象的非静态常量成员必须在构造函数中初始化，且只能借助于初始化列表，因为初始化列表才是初始化，构造函数中通过赋值运算符进行的是赋值，并非初始化。

3.const修饰函数的参数和函数的返回值

在定义函数时常用到const，主要用来修饰参数和返回值。其目的是让编译器为程序员做变量的只读性检查，以使程序更加健壮。考查如下代码：

void disp1(const int &ri){
cout<<ri<<endl;
}

void disp2(const int i){
cout<<i<<endl;
}

const int disp3(const int& ri){
cout<<ri<<endl;
return ri;
}

int& disp4(int& ri){
cout<<ri<<endl;
return ri;
}

const int& disp5(int& ri){
cout<<ri<<endl;
return ri;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
int n=5;
disp1(n);
disp2(n);
disp3(n);
disp4(n)=6;
disp5(n);//disp5(n)=6;是错误的
getchar();
return 0;
}

程序运行结果是：

5

5

5

5

6

阅读以上代码得出如下结论：

（1）const修饰传递调用的形参申明为常量，没有实用价值。如上例中的void disp2(cons tint i)这样的申明没有意义，因为形参i的改变并不影响实参的值。

（2）函数的返回值是值类型时，被const修饰没有意义，因为此时返回值是一个非左

值，本身就不能改变，上例中const int disp3(cons tint& ri)对返回值的const限定是多余的。

（3）const修饰值类型的形参时，不构成函数重载，如void disp(const int i)与void disp(int i)。但当const修饰非值类型（引用、指针）的形参时构成函数重载，如void disp(const int& i)与void disp(int& i)。

4.常见的对const的误解

（1）误解一：用const修改的变量值一定是不能改变的。当const修饰的局部变量存储在非只读存储器中，通过指针可间接修改。

（2）误解二：常引用或常指针，只能指向常变量，这是一个极大的误解。常引用或者常指针只能说明不能通过该引用（或者该指针）去修改被引用的对象，至于被引用对象原来是什么性质是无法由常引用（常指针）决定的。

5. 将const类型转化为非const类型

使用C++中cons_cast运算符可去除复合类型中的const或volatile属性。当大量使用const_cast是不明智的，只能说程序存在设计缺陷。使用方法见下例：

void constTest(){
int i;
cout<<"please input a integer:";
cin>>i;
const int a=i;
int& r=const_cast<int&>(a);//若写成int& r=a;则发生编译错误
++r;
cout<<a<<endl;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
constTest();
return 0;
}

程序输入5，输出6。

阅读以上程序，得出如下结论：

（1）const_cast运算符的语法形式是const_cast< type_id> (expression)。

（2）const_cast只能去除目标的const或者volatile属性，不能进行不同类型的转换。如下转换就是错误的：

cons tint A={1,2,3};

char* p=const_cast< char*>(A);//不能由const int[]转换为char*

（3）一个变量被定义为只读变量（常变量），那么它永远是常变量。cosnt_cast取消的是间接引用时的改写权限，而不能改变变量本身的const属性。

（4）利用传统的C语言中的强制类型转换也可以将const type*类型转换为type*类型，或者将const type&转换为type&类型。但是使用const_cast会更好一些，因为const_cast转换能力较弱，目的明确，不易出错，而C风格的强制类型转换能力太强，风险较大，故建议不要采用C风格的强制类型转换。

6.C++中的const与C中const的区别

先说一下C中const与#define的区别。#define是宏定义，定义的内容是存放在符号表中的文字常量，不能寻址。const修饰的是常变量，是可寻址的，且具有外部连接性。

在

<<C++编程思想>>

中提到， C++中的const与C中const的区别是C++中const变量默认为内部连接（internal linkage），也就是说const仅在const被定义过的源文件里才可见，而在连接时不能被其他编译单元看到。但在C中的const变量是具有外部连接性的。例如下代码，有两个源文件main.cpp和const.cpp:

//const.cpp
const int a=1;

//main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

extern const int a;
int main(int argc,char* argv[])
{
cout<<"b:"<<b<<endl;
}

上面的这段代码在VS2010是不能编译通过的，提示错误如下：

error LNK2001: 无法解析的外部符号 "int const a" (?a@@3HB)

但是将后两个源文件缀名改为.c，采用C语言的编译器编译的话，就可以通过。

<<C++编程思想>>

中还提到，通常C++编译器并不为const变量创建存储空间，相反它把这个定义保存在它的符号表里，除非像这样

extern const int a;

使用extern进行定义（另外一些情况，如取一个const地址），C++编译器就会为const分配存储空间。这是因为extern意味着使用外部连接，因此必须分配存储空间，这也就说有几个不同的编译单元应当能够引用它，所以它必须有存储空间。

上面这段话应保持怀疑的态度，因为在上面我们已经代码测试了，使用extern根本编译不通过，如此权威的

<<C++编程思想>>

这部著作，在细节上也是有很多值得推敲和怀疑的，这也验证了孟子的话：尽信书，不如无书。或许说VC++并不支持

<<C++编程思想>>

的这个说法。

下面的话一定要看，我的上面理解有误，其实

<<C++编程思想>>

的做法是将

const int a

定义时加上extern，而不是我上面在申明变量a时加extern，修改后就可编译通过了。巨著果然是巨著。

通常情况下，extern不是定义变量的一部分，常用于申明，不会分配存储空间。但是如果在定义const变量时使用extern，那么说明该const变量具有外部连接性，看来extern与const结合时的用法很是耐人寻味啊。

此外，还需要注意的是为什么使用const定义变量时，C++编译器并不为const变量创建存储空间，相反它把这个定义保存在它的符号表里。那是因为编译时会进行常量折叠。关于常量折叠，百度百科的说法是：常量折叠是其中一种被很多现代编译器使用的编译器优化技术。常量折叠是在编译时间简单化常量表达的一个过程。简单来说就是将常量表达式计算求值，并用求得的值来替换表达式，放入常量表。可以算作一种编译优化。

7.关于extern const申明时的注意事项

如果在同一个源文件定义const变量，使用extern const去前置申明它时，会发生什么情况，考察如下代码：

//main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

extern const int a;
int main(int argc,char* argv[])
{
cout<<"a:"<<a<<endl;
}
const int a=8;

这段代码编译不通过，报如下错误：

1>main.obj : error LNK2001: 无法解析的外部符号 "int const a" (?a@@3HB)

这时，在定义const int a=8前面加上extern即可，看来，extern const申明和定义变量时需成对出现。

8.题外话

这里抛出一个问题，如何使用extern关键字为一个局部变量做前置声明。论坛有人解释如下：

局部变量只在函数内部使用，函数退出局部变量生命周期就结束，何来extern之谈？

这是源自《面向对象程序设计基础》高等教育出版社一书中的解释。参见论坛讨论：click me。该书的意思就是不能使用extern关键字为一个局部变量做前置声明，事实也是如此。但如何做到呢？知道的网友请莫惜金语，留言赐教。

参考文献

[1]陈刚.C++高级进阶教程[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[2]C++编程思想.机械工业出版社.2015

[3]常量折叠.百度百科.