顶层const
如前所述,指针本身是一个对象,它又可以指向另外一个对象。因此,指针本身是不是常量以及指针所指的对象是不是一个常量就是两个相互独立的问题。用名词顶层const(top-level const)表示指针本身是个常量,而用名词底层const(low-level const)表示指针所指的对象是一个常量。
更一般地,顶层const可以表示任意的对象是常量,这一点对任何数据类型都适用,如算数类型、类、指针等。底层const则与指针和引用等复合类型的基本类型部分有关。比较特殊的是,指针类型既可以是顶层const也可以是底层const,这一点和其他类型相比区别明显:
int i = 0;
int *const p1 = &i; // p1是一个指向int型对象的常量指针,不能改变p1的值,这是一个顶层const
const int ci = 42; // 不能改变ci的值,这是一个顶层const
const int *p2 = &ci; // 允许改变p2的值,这是一个底层const,p2是一个指向整型常量的指针
const int *const p3 = p2; // p3是一个指向整型常量对象的常量指针,靠右边的const是顶层const,靠左边的const是底层const
const int &r = ci; // 用于声明引用的const都是底层const,r是一个引用,绑定到const对象上,称之为对常量的引用
当执行对象的拷贝操作时,常量是顶层const还是底层const区别明显。其中,顶层const不受什么影响:
i = ci; // 正确:拷贝ci的值,ci是一个顶层const,对此操作无影响
p2 = p3; // 正确:p2和p3指向的对象类型相同,p3顶层const的部分不受影响
执行拷贝操作并不会改变被拷贝对象的值,因此,拷入和拷出的对象是否是常量都没什么影响。
另一方面,底层const的限制却不能忽视。当执行对象的拷贝操作时,拷入和拷出的对象必须具有相同的底层const资格,或者两个对象的数据类型必须能够相互转换。一般来说。非常量可以转换为常量,反之则不行:
int *p = p3; // 错误:p3包含底层const的定义,而p没有
p2 = p3; // 正确:p2和p3都是底层const
p2 = &i; // 正确:int*能转换成const int*,因为允许令一个指向常量的指针指向一个非常量对象
int &r = ci; // 错误:普通的int&不能绑定到int型常量上
const int &r2 = i; // 正确:对常量的引用const int&可以绑定到一个普通int上
p3既是顶层const也是底层const,拷贝p3时可以不在乎它是一个顶层const,但是必须清楚它指向的对象应该是一个常量。因此,不能用p3去初始化p,因为p指向的是一个普通的(非常量)整数。另一方面,p3的值可以赋给p2,是因为这两个指针都是底层const,尽管p3同时也是一个常量指针(顶层const),仅仅就这次赋值而言不会有什么影响。