const

C中的CONST

徠const是一個C語言(ANSI C)的關鍵字,具有著舉足輕重的地位。它限定一個變數不允許被改變,產生靜態作用。使用const在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性。另外,在觀看別人代碼的時候,清晰理解const所起的作用,對理解對方的程序也有一定幫助。另外CONST在其它編程語言中也有出現,例如Pascal、C++、PHP5、B#.net、HC08 C、C#等。

定義


const修飾的數據類型是指常類型,常類型的變數或對象的值是不能被更新的。

目的


const 推出的初始目的,正是為了取代預編譯指令,消除它的缺點,同時繼承它的優點。

主要作用


(1)可以定義const常量,具有不可變性。
例如:
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const int Max=100;
Max++; //會產生錯誤
如果想修改Max的內容(C語言),可定義一個指向Max的指針,通過指針來改變Max的值,注意GCC 8.2和Clang 8.0均會產生警告。
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const int Max=100;
int *p = &Max;
*p = 101;
// GCC 8.2 會產生如下警告,並輸出Max=101
// warning: initialization discards 'const' qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]
// Clang 8.0 會產生如下警告,且Max未被改變
// warning: initializing 'int *' with an expression of type 'const int *' discards qualifiers [-Wincompatible-pointer-types-discards-qualifiers]
(2)便於進行類型檢查,使編譯器對處理內容有更多了解,消除了一些隱患。
例如:
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void f(const int i) { // 編譯器就會知道i是一個常量,不允許修改
}
(3)可以避免意義模糊的數字出現,同樣可以很方便地進行參數的調整和修改。同宏定義一樣,可以做到不變則已,一變都變!
(4)可以保護被修飾的東西,防止意外的修改,增強程序的健壯性。還是上面的例子,如果在函數體內修改了i,編譯器就會報錯;例如:
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void f(const int i) {
i=10;//error!
}
(5)可以節省空間,避免不必要的內存分配。例如:
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#define PI 3.14159 //常量宏
const double Pi=3.14159; //此時並未將Pi放入ROM中 ......
double i=Pi; //此時為Pi分配內存,以後不再分配!
double I=PI; //編譯期間進行宏替換,分配內存
double j=Pi; //沒有內存分配
double J=PI; //再進行宏替換,又一次分配內存!
const定義常量從彙編的角度來看,只是給出了對應的內存地址,而不是像#define一樣給出的是立即數,所以,const定義的常量在程序運行過程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內存中有若干份拷貝。
(6)提高了效率。
編譯器通常不為普通const常量分配存儲空間,而是將它們保存在符號表中,這使得它成為一個編譯期間的常量,沒有了存儲與讀內存的操作,使得它的效率也很高。

變數與常量


例:為什麼下面的例子在使用一個const變數來初始化數組,ANSI C的編譯器會報告一個錯誤呢?
const int n = 5;
int a[n];
答案與分析:
1)這個問題討論的是“常量”與“只讀變數”的區別。常量,例如5, "abc",等,肯定是只讀的,因為常量是被編譯器放在內存中的只讀區域,當然也就不能夠去修改它。而“只讀變數”則是在內存中開闢一個地方來存放它的值,只不過這個值由編譯器限定不允許被修改。C語言關鍵字const就是用來限定一個變數不允許被改變的修飾符(Qualifier)。上述代碼中變數n被修飾為只讀變數,可惜再怎麼修飾也不是常量。而ANSI C規定數組定義時長度必須是“常量”(C99標準,數組下標可以用變數來表示),“只讀變數”也是不可以的,“常量”不等於“不可變的變數”。但是在C++中,局部數組是可以使用變數作為其長度的。
2)但是在標準C++中,這樣定義的是一個常量,這種寫法是對的。實際上,根據編譯過程及內存分配來看,這種用法本來就應該是合理的,只是ANSI C對數組的規定限制了它(實際上用GCC或VS2005編譯以上代碼,確實沒有錯誤產生,也沒有給出警告)。
3)那麼,在ANSI C中用什麼來定義常量呢?答案是enum類型和#define宏,這兩個都可以用來定義常量。

限定內容


例:下面的代碼編譯器會報一個錯誤,請問,哪一個語句是錯誤的呢?
typedef char * const pStr;
char string[4] = "bbc";
const char *p1 =" string"; //1式
const pStr p2 =" string"; //2式
p1++;
p2++;
答案與分析:
問題出在p2++上。
1)const使用的基本形式: const type m;限定m不可變。替換基本形式中的m為1式中的*p1,替換后const char *p1;限定*p1不可變,當然p1是可變的,因此問題中p1++是對的。替換基本形式中的type為2式中的pStr,替換后const pStr m;限定m不可變,題中的pStr就是一種新類型,因此問題中p2不可變,p2++是錯誤的。

指針舉例


例一

下面分別用const限定不可變的內容是什麼?
1)const在前面
const int nValue; //int是const
const char *pContent; //char是const, pContent可變
const char* const pContent; //pContent和*pContent都是const
2)const在後面,與上面的聲明對等
int const nValue; //nValue是const
char const * pContent; //*pContent是const, pContent可變
char* const pContent; //pContent是const,*pContent可變
char const* const pContent; //pContent和*pContent都是const
答案與分析:
c徠onst和指針一起使用是C語言中一個很常見的困惑之處,在實際開發中,特別是在看別人代碼的時候,常常會因為這樣而不好判斷作者的意圖,下面講一下我的判斷原則:
const只修飾其後的變數,至於const放在類型前還是類型后並沒有區別。如:const int a和int const a都是修飾a為const。注意*不是一種類型,如果*pType之前是某類型,那麼pType是指向該類型的指針
一個簡單的判斷方法:指針運算符*,是從右到左,那麼如:char const * pContent,可以理解為char const (* pContent),即* pContent為const,而pContent則是可變的。

例二

int const * p1,p2;
p2是const;(*p1)是一整體,因此(*p1)是const,但p1是可變的。int * p1,p2隻代表p1是指向整型的指針,要表示p1、p2都是指針是需寫成int * p1,* p2。所以無論是* const p1,p2還是const * p1,p2,裡面的*都是屬於p1的。

例三

int const * const p1,p2;
p2是const,是前一個const修飾的,*p1也被前一個const修飾,而p1被后一個const修飾。

例四

int * const p1,p2;
p1是const,(* const p1)是整體,所以const不修飾p2。

例五

指針指向及其指向變數的值的變化
const在*的左邊,則指針指向的變數的值不可直接通過指針改變(可以通過其他途徑改變);在*的右邊,則指針的指向不可變。簡記為“左定值,右定向”。
1)指針指向的變數的值不能變,指向可變
int x = 1;
int y = 2;
const int* px = &x;
int const* px = &x; //這兩句表達式一樣效果
px = &y; //正確,允許改變指向
*px = 3; //錯誤,不允許改變指針指向的變數的值
2)指針指向的變數的值可以改變,指向不可變
int x = 1;
int y = 2;
int* const px = &x;
px = &y; //錯誤,不允許改變指針指向
*px = 3; //正確,允許改變指針指向的變數的值
3)指針指向的變數的值不可變,指向不可變
int x = 1;
int y = 2;
const int* const px = &x;
int const* const px = &x;
px = &y; //錯誤,不允許改變指針指向
*px = 3; //錯誤,不允許改變指針指向的變數的值

補充

在c中,對於const定義的指針,不賦初值編譯不報錯,
int* const px;這種定義是不允許的。(指針常量定義的時候對其進行初始化)
int const *px;這種定義是允許的。(常指針可以再定義的時候不初始化)
但是,在C++中
int* const px;和const int* const px;會報錯,const int* px;不報錯。
必須初始化指針的指向int* const px = &x;const int* const px=&x;
強烈建議在初始化時說明指針的指向,防止出現野指針!