有时候我们希望定义这样一种变量,它的值不能被改变。例如,用一个变量来表示缓冲区的大小,使用变量的好处是当我们觉得缓冲区大小不再合适时,很容易对其进行调整。另一方面,也应随时警惕防止程序一不小心改变了这个值,为了满足这一要求,可以用关键字const对变量的类型加以限定;
const int buffSize = 512; //输入缓冲区的大小
这样就把buffSize定义成了一个常量,任何试图为buffSize赋值的行为都将引发错误;
buffSize = 512; //错误,试图向const对象写值
因为const对象一旦创建后其值就不能再改变,所以const对象必须初始化,初始值可以是任意复杂的表达式;
const int i = get_size(); //运行时初始化
const int j = 42; //正确,编译时初始化
const int k; //错误,k是一个未经初始化的常量。
与非const类型所能参与的操作相比,const类型的对象能完成其中大部分,但也不是所有的操作都适合,主要的限制就是只能在const类型的对象上执行不改变其内容的操作。例如,const int和普通的int一样都能参与算术运算,也都能转换成一个布尔值,等等。
在不改变const对象的操作中还有一种是初始化,如果利用一个对象去初始化另外一个对象,则它们是不是const都无关紧要;
int i = 42;
const int ci = i; //正确,i的值
int j = ci; //正确,ci的值被拷贝给了j;
尽管ci是整型常量,但无论如何ci中的值还是一个整型数,ci的常量特征仅仅在执行改变ci的操作时才会发挥作用。当用ci去初始化j时,根本无须在意ci是不是一个常量,拷贝一个对象的值不会改变它,一旦拷贝完成,新的对象就和原来的对象没什么关系了
默认状态下,const对象仅在文件内有效
当以编译时初始化的方式定义一个const对象时,就如对buffsize的定义一样:
const int buffsize = 512; //输入缓冲区大小
编译器将在编译过程中把用到该变量的地方都替换成对应的值,也就是说,编译器会找到代码中所有用到buffsize的地方,然后用512替换。
为了执行上述替换,编译器必须知道变量的初始值,如果程序包含多个文件,则每个用了const对象的文件都必须能访问它的初始值才行,要做到这一点,就必须在每一个用到变量的文件中都有它的定义。为了支持这一用法,同时避免对同一变量的重复定义,默认情况下,const对象被设定为仅在文件内有效。当多个文件中出现了同名的const变量时,其实等同于在不同文件中分别定义了独立的变量。
某些时候有这样一种const变量,它的初始值不是一个常量表达式,但又确实有必要在文件间共享,这种情况下,我们不希望编译器为每个文件分别生成独立的变量,相反,我们想让这类const对象像其他(非常量)对象一样工作,也就是说,只在一个文件中定义const,而在其他多个文件中声明并使用它。
解决的办法是,对于const变量不管是声明还是定义都添加extern关键字,这样只需定义一次就可以了:
//file_1.cc定义并初始化了一个常量,该常量能被其他文件访问
extern const int buffsize = fcn();
//file_1.h 头文件
extern const int buffsize; //与file_1.cc中定义的buffsize是同一个
如上述程序所示,file_1.cc定义并初始化了buffsize。因为这条语句包含了初始值,所以它是一次定义,然而,因为buffsize是一个常量,必须用extern加以限定使其被其他文件使用。
file_1.h头文件中的声明也有extern做了限定,其作用是指明buffsize并非本文件所独有,它的定义将在别处出现。
const的引用
可以把引用绑定到const对象上,就像绑定到其它对象上一样,我们称之为对常量的引用(reference to const).与普通引用不同的是,对常量的引用不能被用作修改它所绑定的对象:
const int ci = 1024;
const int &r1 = ci; //正确,引用及其对应的对象都是常量。
r1 = 42; //错误,r1是对常量的引用。
int &r2 = ci; //错误,试图让一个非常量引用指向一个常量对象
因为不允许直接为ci赋值,当然也就不能通过引用去改变ci。因此,对r2的初始化是错误的,假设该初始化是合法,则可以通过r2来改变它引用对象的值,这显然是不正确的。
对const的引用可能引用一个并非const的对象
必须认识到,常量引用仅对引用可参与的操作做了限定,对于引用的对象本身是不是一个常量未做限定,因为对象也可能是个非常量,所以允许通过其他途径改变它的值;
int i = 42;
int &r1 = i; //引用ri绑定对象i;
const int &r2 = i; //r2也绑定对象i,但是不允许通过r2修改i的值
r1 = 0;//r1并非常量,i的值修改为0;
r2 = 0; //错误,r2是一个常量引用
r2绑定(非常量)整数i是合法的行为,然而,不允许通过r2修改i的值,尽管如此,i的值仍然允许通过其他途径修改,既可以直接给i赋值,也可以通过像r1一样绑定到i的其他引用来修改
指针和const
与引用一样,也可以令指针指向常量或非常量,类似于常量引用,指向常量的指针(pointer to const)不能用于改变其所指对象的值。要想存放常量对象的地址,只能使用指向常量的指针。
const double pi = 3.14; //pi是一个常量,它的值不能改变
double *ptr = π //错误,ptr是一个普通指针,可以通过ptr修改pi的值
const double *cptr = π //正确,cptr可以指向一个双精度常量
*cptr = 42; //错误,不能给*cptr赋值
但是允许令一个指向常量的指针指向一个非常量对象
double dval = 3.14; // dval是一个双精度浮点数,它的值可以改变
cptr = &dval; //正确,但是不能通过cptr改变dval的值
和常量引用一样,指向常量的指针也没有规定其所指的对象必须是一个常量。所谓指向常量的指针仅仅要求不能通过该指针改变对象的值,而没有规定那个对象的值不能通过其他途径改变
const指针
指针是对象而引用不是,因此就像其他对象类型一样,允许指针本身定义为常量。常量指针(const pointer)必须初始化,而且一旦初始化完成,则它的值(也就是存放在指针中的那个地址)就不能再改变了。把*放在const关键字之前用以说明指针是一个常量,这样书写形式隐含着一层意味,即不变的是指针本身而非指向的那个值:
int errNum = 0;
int *const curErr = &errNum; //curErr 将一直指向errNum
const double pi = 3.14;
const double *const pip = π //pip是一个指向常量对象的常量指针
要想弄清楚这些声明的含义最行之有效的办法是从右向左阅读,此例中,离curErr最近的符号是const,意味着curErr本身是一个常量对象,对象的类型是由声明符的其余部分确定,声明符中的下一个符号是*,意思是curErr是一个常量指针,最后,该声明语句的基本类型部分确定了常量指针指向的是一个int对象,与之相似,我们也能推断出,pip是一个常量指针,它指向的对象是一个双精度浮点型常量。
指针本身是一个常量并不意味着不能通过指针修改其所指对象的值,能否这样做完全依赖于所指对象的类型,例如,pip是一个指向常量的常量指针,则不论是pip所指的对象还是pip自己存储的那个地址都不能改变,相反,curErr指向的是一个一般的非常整数,那么就完全可以用curErr去修改errNum的值;
*pip = 2.17 //错误,pi是一个指向常量的指针
if( *curErr )
{
*curErr = 0; //正确。把curerr所指的对象的值重置
}