一。C++ 中的 const 知识点详解

C++ 中的 const 知识点详解
const 是 C++ 中一个重要的关键字，用于定义常量或指定不可修改的对象。以下是关于 const 的全面知识点总结：

1. 基本用法

1.1） 定义常量

const int MAX_VALUE = 100;  // 常量，初始化后不可修改
// MAX_VALUE = 200;  // 错误：不能修改常量

1.2） 指针与 const

const int* ptr1;       // 指向常量对象的指针（指针指向的内容不可变）
int const* ptr2;       // 同上
int* const ptr3;       // 常量指针（指针本身不可变，但指向的内容可变）
const int* const ptr4; // 指向常量对象的常量指针（指针和内容都不可变）

2. 函数中的 const

2.1）const 参数

void print(const std::string& str) {
    // str 不能被修改
    std::cout << str << std::endl;
}

2.2）const 成员函数

class MyClass {
public:
    int getValue() const {  // 常量成员函数，不能修改成员变量
        return value_;
    }
    void setValue(int v) {  // 非常量成员函数
        value_ = v;
    }
private:
    int value_;
};

3. 类中的 const

3.1）const 成员变量

class MyClass {
public:
    MyClass(int v) : value_(v) {}  // 必须在初始化列表中初始化
private:
    const int value_;
};

3.2）const 对象

const MyClass obj(10);
// obj.setValue(20);  // 错误：不能调用非常量成员函数
int val = obj.getValue();  // 可以调用常量成员函数

4. const 返回值

const int* getPointer() {
    static int value = 42;
    return &value;
}
// 防止返回的指针被用于修改值

5. constexpr (C++11 引入)

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}
constexpr int size = square(10);  // 编译时常量

6. const 重载

void process(int& val) { /* ... */ }
void process(const int& val) { /* ... */ }


int getValue() const {  // 常量成员函数，不能修改成员变量
    return value_;
}
void setValue() {  // 非常量成员函数
    value_ = 10;
}

7. mutable 关键字

class MyClass {
public:
    void doSomething() const {
        count_++;  // mutable 成员可以在常量对象中被修改
    }
private:
    mutable int count_ = 0;
};

8. const 引用与临时对象

const std::string& getString() {
    return "Hello";  // 绑定到临时对象是安全的
}

9. const 转换

void print(const std::string& s);
 
std::string str = "test";
print(str);       // 正确：非常量可以转为常量
print("test");    // 正确：字符串字面量转为 const char*

10. const 正确性的好处

提高代码安全性：防止意外修改
明确编程意图
允许函数接受常量和非常量参数
优化机会：编译器可能进行更好的优化

常见面试题

1.const int*, int const* 和 int* const 的区别？
2. 如何在常量成员函数中修改成员变量？

mutable

3.为什么成员函数要有const 重载？

通过 const 重载，可以为一个类提供两种接口：一种用于修改对象，另一种用于只读访问。

4.const 和 constexpr 有什么区别？

const
表示“不可修改”，适用于运行时逻辑，防止意外修改对象或变量。
constexpr
表示“编译期常量”，适用于需要编译期优化的场景（如数组大小、模板参数），要求值必须在编译期确定。

二. C 语言中 const 的主要知识点

在 C 语言中，const 关键字用于定义常量或指定不可修改的对象。以下是关于 C 语言中 const 的主要知识点总结：

1. 基本用法

1.1）定义常量

const int MAX_VALUE = 100;  // 常量，初始化后不可修改
// MAX_VALUE = 200;  // 错误：不能修改常量

1.2）指针与 const

const int* ptr1;       // 指向常量对象的指针（指针指向的内容不可变）
int const* ptr2;       // 同上
int* const ptr3;       // 常量指针（指针本身不可变，但指向的内容可变）
const int* const ptr4; // 指向常量对象的常量指针（指针和内容都不可变）

2. 函数参数中的 const

void print(const char* str) {
    // str 不能被修改
    printf("%s\n", str);
}

3. const 返回值

const int* getPointer() {
    static int value = 42;
    return &value;
}
// 防止返回的指针被用于修改值

4. 数组与 const

const int arr[] = {1, 2, 3};  // 常量数组，内容不可修改
// arr[0] = 4;  // 错误：不能修改常量数组元素

5. 结构体与 const

5.1const 结构体成员

struct Point {
    const int x;
    const int y;
};
// 必须在初始化时赋值
struct Point p = {.x = 1, .y = 2};

5.2const 结构体变量

struct Point p = {1, 2};
const struct Point cp = p;
// cp.x = 3;  // 错误：不能修改常量结构体成员

6. const 转换

void print(const char* s);
 
char str[] = "test";
print(str);       // 正确：非常量可以转为常量
print("test");    // 正确：字符串字面量转为 const char*

7. const 正确性的好处

提高代码安全性：防止意外修改
明确编程意图
允许函数接受常量和非常量参数
优化机会：编译器可能进行更好的优化

注意事项

• C 语言中的 const 变量默认具有外部链接性，除非显式声明为 static。
• 在 C 语言中，const 变量并不是真正的常量表达式，不能用于数组大小声明等需要常量表达式的场合。
• C 语言中的 const 变量可以通过指针间接修改（如果指针不是 const 限定的），这被认为是一个设计缺陷。

示例代码

#include <stdio.h>
 
int main() {
    const int a = 10;
    // a = 20;  // 错误：不能修改常量
 
    const int* ptr = &a;
    // *ptr = 30;  // 错误：不能通过 ptr 修改 a
 
    int b = 20;
    int* const ptr2 = &b;
    *ptr2 = 30;  // 正确：可以修改 b
    // ptr2 = &a;  // 错误：不能修改 ptr2
 
    return 0;
}