C++關于const與引用的分析講解

更新時間：2022年04月20日 16:55:01 作者：清風自在?流水潺潺

Const?是C++中常用的類型修飾符,常類型是指使用類型修飾符const說明的類型，常類型的變量或對象的值是不能被更新的，引用變量是一個別名，也就是說，它是某個已存在變量的另一個名字。一旦把引用初始化為某個變量，就可以使用該引用名稱或變量名稱來指向變量

一、關于 const 的疑問

const 什么時候為只讀變量？什么時候是常量？

const 常量的判別準則

只有用字面量初始化的 const 常量才會進入符號表
使用其他變量初始化的 const 常量仍然是只讀變量
被 volatile 修飾的 const 常量不會進入符號表

注：在編譯期間不能直接確定初始值的 const 標識符，都被作為只讀變量處理。

const 引用的類型與初始化變量的類型如果相同，則初始化變量成為只讀變量；如果不同，則生成一個新的只讀變量。

下面看一段 const 典型問題分析的代碼：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    const int x = 1;
    const int& rx = x;
    int& nrx = const_cast<int&>(rx);
    nrx = 5;
    printf("x = %d\n", x);
    printf("rx = %d\n", rx);
    printf("nrx = %d\n", nrx);
    printf("&x = %p\n", &x);
    printf("&rx = %p\n", &rx);
    printf("&nrx = %p\n", &nrx);
    volatile const int y = 2;
    int* p = const_cast<int*>(&y);
    *p = 6;
    printf("y = %d\n", y);
    printf("p = %p\n", p);
    const int z = y;
    p = const_cast<int*>(&z);
    *p = 7;
    printf("z = %d\n", z);
    printf("p = %p\n", p);
    char c = 'c';
    char& rc = c;
    const int& trc = c;
    rc = 'a';
    printf("c = %c\n", c);
    printf("rc = %c\n", rc);
    printf("trc = %c\n", trc);
    return 0;
}

下面為輸出結果：

第一個需要注意的地方就是使用字面量初始化的 const 常量才會進入符號表，所以打印出的x的值為1，而不是5。rx 代表的是 C++ 編譯器為 x 常量分配但是沒有使用的空間，為只讀變量。const_cast 消除了只讀變量的只讀屬性，所以得到的 nrx 為一個普通變量，且 nrx 也代表一個內存空間，這段內存空間與 rx 代表的內存空間為同一段。所以運行后 x，rx以及 nrx 所代表的的地址都是一樣。

第二個需要注意的地方就是被 volatile 修飾的 const 常量不會進入符號表，所以修飾的常量為只讀變量。const_cast 消除了 y 地址的只讀屬性，所以可以用一個普通指針 p 指向 y 的地址，所以改變 p 指針里面的內容，y 的值也會改變。

第三個需要注意的地方就是使用其他變量初始化的 const 常量仍然是只讀變量。所以令 const int z = y 后，依然可以使用指針改變 z 的值。

第四個需要注意的地方就是const 引用的類型與初始化變量的類型如果相同，則初始化變量成為只讀變量；如果不同，則生成一個新的只讀變量。所以 trc 的值和上面的 c 和 rc不一樣。

二、關于引用的疑問

引用與指針有什么關系？如何理解“引用的本質就是指針常量”？

指針是一個變量

值為一個內存地址，不需要初始化，可以保存不同的地址
通過指針可以訪問對應內存地址中的值
指針可以被 const 修飾成為常量或者只讀變量

引用只是一個變量的新名字

對引用的操作（賦值，取地址等）都會傳遞到代表的變量上
const 引用使其代表的變量具有只讀屬性
引用必須在定義時初始化，之后無法代表其它變量

從使用 C++ 語言的角度來看

引用與指針沒有任何的關系
引用是變量的新名字，操作引用就是操作對應的變量

從 C++ 編譯器的角度來看

為了支持新概念“引用”必須要一個有效的解決方案
在編譯器內部，使用指針常量來實現“引用”
因此“引用”在定義時必須初始化

在工程項目開發(fā)中

當進行 C++ 編程時，直接站在使用的角度看待引用，與指針毫無關系，引用就是變量的別名
當對 C++ 代碼進行調試分析時，一些特殊情況，可以考慮站在C+＋編譯器的角度看待引用

下面看一段引用典型問題分析：

#include <stdio.h>
 
int a = 1;
struct SV
{
    int& x;
    int& y;
    int& z;
};
int main()
{
    int b = 2;
    int* pc = new int(3);
    SV sv = {a, b, *pc};
    //int& array[] = {a, b, *pc}; // &array[1] - &array[0] = ?  Expected ==> 4
    printf("&sv.x = %p\n", &sv.x);
    printf("&sv.y = %p\n", &sv.y);
    printf("&sv.z = %p\n", &sv.z);
    delete pc;
    return 0;
}

下面為輸出結果：