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C++深度解析(2)—C/C++中的const分析

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了C++深度解析(2)—C/C++中的const分析，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含7071字，纯文字阅读大概需要11分钟。

内容图文

1.C语言中的const

1.1 const只读变量

const修饰的变量是只读的，本质还是变量
const修饰的局部变量在栈上分配空间
const修饰的全局变量在全局数据区分配空间
const只在编译期有用，在运行期无用
const修饰的变量不是真的变量，它只是告诉编译器该变量不能出现在赋值符号的左边

1.2 const全局变量的分歧

在现代C语言编译器中，修改const全局变量将导致程序崩溃
标准C语言编译器不会将const修饰的全局变量存储于只读存储区中，而是存储于可修改的全局数据区，其值依然可以改变。

#include <stdio.h>  
  
const int g_cc = 2;  
  
int main()  
{  
    const int cc = 1;  
      
    int* p = (int*)&cc;  
      
    printf("cc = %d\n", cc);  
      
    *p = 3;  
      
    printf("cc = %d\n", cc);  
      
    p = (int*)&g_cc;  
      
    printf("g_cc = %d\n", g_cc);  
      
    *p = 4;  
      
    printf("g_cc = %d\n", g_cc);  
      
    return 0;  
}

gcc、VS2017、BCC(标准C)编译结果：

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1.3 const的本质

C语言中的const使得变量具有只读属性
现代C编译器中的const将具有全局生命周期变量存储于只读存储区（所以gcc、vs2017都会出错）
const不能定义真正意义上的常量

#include <stdio.h>  
  
const int g_array[5] = {0};  
  
void modify(int* p, int v)  
{  
    *p = v;  
}  
  
int main()  
{  
    int const i = 0;  
    const static int j = 0;  
    int const array[5] = {0};  
      
    modify((int*)&i, 1);           // ok  
    modify((int*)&j, 2);           // error  
    modify((int*)&array[0], 3);    // ok  
    modify((int*)&g_array[0], 4);  // error  
      
    printf("i = %d\n", i);  
    printf("j = %d\n", j);  
    printf("array[0] = %d\n", array[0]);  
    printf("g_array[0] = %d\n", g_array[0]);  
      
    return 0;  
}

gcc、BCC(标准C)编译结果：

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1.6 const修饰函数参数和返回值

const修饰函数参数表示在函数体内不希望改变参数的值
const修饰函数返回值表示返回值不可改变，多用于返回指针的情形
小贴士：C语言中的字符串字面量存储于只读存储区，在程序中需要使用 const char* 指针。

#include <stdio.h>  
  
const char* f(const int i)  
{  
  //  i = 5;  //error: assignment of read-only parameter ‘i’
      
    return "Test";  
}  
  
int main()  
{  
    const char* pc = f(0);  
      
    printf("%s\n", pc);  
      
   // pc[6] = '_';  //test.c:16:11: error: assignment of read-only location ‘*(pc + 6u)’
      
    printf("%s\n", pc);  
      
    return 0;  
}

运行结果

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1.7 小结

const使得变量具有只读属性
const不能定义真正意义上的常量
const将具有全局生命期的变量存储于只读存储区

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2 C++中的const

2.1 编程实验 test.cpp

#include <stdio.h>  
  
int main()  
{  
    const int c = 0;  
    int* p = (int*)&c;  
      
    printf("Begin...\n");  
      
    *p = 5;  
      
    printf("c = %d\n", c); 
     
    printf("*p = %d\n", *p);
  
    printf("End...\n");  
      
    return 0;  
}

vs2017运行结果：

2.2 C++中的const

C++在C的基础上对const进行了进化处
当碰见const声明时在符号表中放入常量
编译过程中若发现使用常量则直接以符号表中的值替换
编译过程中若发现下述情况则给对应的常量分配空间
- 1. 对const常量使用了extern
- 2. 对const常量使用&操作符
注意：C++编译器虽然可能为const常量分配空间，但不会使用其存储空间的值。

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当遇到&c时，为其分配空间，分配空间只是为了兼容C语言
C语言中的const变量：C语言中const变量是只读变量，会分配存储空间
C++中的const常量：可能分配存储空间：
- 当const常量为全局，并且需要在其它文件中使用
- 当使用&操作符对const常量取地址
C++中的const常量类似于宏定义：const int c = 5；≈ #define c 5
C++中的const常量与宏定义不同
- const常量由编译器处理，编译器对const常量进行类型检查和作用域检查
- 宏定义由预处理器处理，单纯的文本替换

#include <stdio.h>

void f()
{
    #define a 3
    const int b = 4;  // b的作用域仅在f函数内
}

void g()
{
    printf("a = %d\n", a);
    //printf("b = %d\n", b);   // error: 'b' was not declared in this scope 
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    f();
    g();
    
    printf("Press enter to continue ...");
   
	getchar();
    
    return 0;
}

2.3 const常量的判别准则

只有用字面量初始化的const常量才会进入符号表
使用其它变量初始化的const常量仍然是只读变量
被volatile修饰的const常量不会进入符号表
在编译期间不能直接确定初始值的const标识符，都被作为只读变量处理。
const引用的类型与初始化变量的类型
- 相同：初始化变量成为只读变量
- 不同：生成—个新的只读变量

#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;  //类型不同，新的只读变量
      
    rc = 'a';  
      
    printf("c = %c\n", c);  
    printf("rc = %c\n", rc);  
    printf("trc = %c\n", trc);  
      
    return 0;  
}

运行结果

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2.4 小结

与C语言不同，C++中的const不是只读变量
C++中的const是一个真正意义上的常量
C++编译器可能会为const常量分配空间
C++完全兼容C语言中const常量的语法特性
指针是—个变量
引用是一个变量的新名字
const引用能够生成新的只读变量
在编译器内部使用指针常量实现“引用”
编译时不能直接确定初始值的const标识符都是只读变量

3. mutable关键字

mutable是为了突破const函数的限制而设计的
mutable成员变量将永远处于可改变的状态
mutable在实际的项目开发中被严禁滥用
mutable的深入分析
- mutable成员变量破坏了只读对象的内部状态
- const成员函数保证只读对象的状态不变性
- mutable成员变量的出现无法保证状态不变性
实例分析
统计对象中某个成员变量的访问次数

#include?<iostream>??
??
using?namespace?std;??
??
class?Test??
{??
????int?m_value;??
????mutable?int?m_count;??
public:??
????Test(int?value?=?0)??
????{??
????????m_value?=?value;??
????????m_count?=?0;??
????}??
??????
????int?getValue()?const??
????{??
????????m_count++;??//const成员函数，内部不能直接改变成员变量值??
????????return?m_value;??
????}??
??????
????void?setValue(int?value)??
????{??
????????m_count++;???
????????m_value?=?value;??
????}??
??????
????int?getCount()?const??
????{??
????????return?m_count;???
????}??
??
};??
??
int?main(int?argc,?char?*argv[])??
{??
????Test?t;??
??????
????t.setValue(100);??
??????
????cout?<<?"t.m_value?=?"?<<?t.getValue()?<<?endl;??
????cout?<<?"t.m_count?=?"?<<?t.getCount()?<<?endl;??
??????
????const?Test?ct(200);??
??????
????cout?<<?"ct.m_value?=?"?<<?ct.getValue()?<<?endl;??
????cout?<<?"ct.m_count?=?"?<<?ct.getCount()?<<?endl;??
??????
????return?0;??
}??

运行结果

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更好的解决方案

#include?<iostream>??
#include?<string>??
??
using?namespace?std;??
??
class?Test??
{??
????int?m_value;??
????int?*?const?m_pCount;??
????/*?mutable?int?m_count;?*/??
public:??
????Test(int?value?=?0)?:?m_pCount(new?int(0))??
????{??
????????m_value?=?value;??
????????/*?m_count?=?0;?*/??
????}??
??????
????int?getValue()?const??
????{??
????????/*?m_count++;?*/????//只读对象内部不能直接改变??
????????*m_pCount?=?*m_pCount?+?1;??
????????return?m_value;??
????}??
??????
????void?setValue(int?value)??
????{??
????????/*?m_count++;?*/??
????????*m_pCount?=?*m_pCount?+?1;??
????????m_value?=?value;??
????}??
??????
????int?getCount()?const??
????{??
????????/*?return?m_count;?*/??
????????return?*m_pCount;??
????}??
??
????~Test()??
????{??
????????delete?m_pCount;??
????}??
};??
??
int?main(int?argc,?char?*argv[])??
{??
????Test?t;??
??????
????t.setValue(100);??
??????
????cout?<<?"t.m_value?=?"?<<?t.getValue()?<<?endl;??
????cout?<<?"t.m_count?=?"?<<?t.getCount()?<<?endl;??
??????
????const?Test?ct(200);??
??????
????cout?<<?"ct.m_value?=?"?<<?ct.getValue()?<<?endl;??
????cout?<<?"ct.m_count?=?"?<<?ct.getCount()?<<?endl;??
??????
????return?0;??
}??

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的C++深度解析(2)—C/C++中的const分析全部内容，希望文章能够帮你解决C++深度解析(2)—C/C++中的const分析所遇到的程序开发问题。如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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