C++ 中的 const 关键字详解：变量、指针及函数的应用

在 C/C++ 中，const 可以用于修饰变量、函数、指针等，主要作用有以下几种：

1. const 修饰变量

当const修饰变量时，该变量被视为只读，意味着其值在声明后不能被修改。这一特性对于确保不会意外更改某些不应变动的变量非常重要，同时也能帮助编译器进行更智能的代码优化。

例如：

const int a = 10;
a = 20; // 编译错误，a 是只读变量，不能被修改

需要注意的是，尽管 const 提供了编译时的保护，但实际上仍可通过指针间接修改这些变量的值，这种做法虽然有效，但是不推荐。具体来说，可以通过将const int指针转换为int*类型来去掉const限制，从而改变变量的值。这种类型转换在 C++ 中称为const_cast。

然而，尽管可以进行这种操作，它会违反 const 的语义，可能导致程序崩溃或产生未定义行为（undefined behavior）。所以，了解这些操作是必要的，但在实际编程中应避免这样做。

此外，由于编译器可能对 const 变量进行优化，使用 const 时编译器可能直接将变量的常量值替换到代码中，而不是每次都访问变量。这意味着如果你通过指针修改了 const 变量的值，可能并不会如预期那样生效。因此，在编写代码时，应该始终遵循 const 的约定，以避免潜在的问题。

举个例子，使用 const_cast 修改 const 变量的值却不会起作用：

const int a = 10;
const int* p = &a;
int* q = const_cast<int*>(p);
*q = 20;  // 通过指针间接修改 const 变量的值
std::cout << "a = " << a << std::endl;  // 输出 a 的值，结果为 10

在上面的例子中，将 p 声明为 const int* 类型，指向只读变量 a 的地址。

然后使用 const_cast 将 p 强制转换为int*类型的指针 q，从而去掉了 const 限制。

接下来，通过指针 q 间接修改了变量 a 的值。

但是请注意，即使 a 的值被修改了，但在程序中输出 a 的值仍然是 10，

正如前面所有，因为 a 是只读变量，所以编译器做了优化，早就把代码实际替换为了下面这样:

std::cout << "a = " << 10 << std::endl;

所以，咱们还是要老老实实按照语言标准编程，切莫搞各种骚操作。

总之，使用 const_cast 去掉 const 限制是不推荐的，这会破坏程序的正确性和稳定性。

我们应该遵循 C/C++ 语言中 const 的语义，尽量不修改只读变量的值。

2. const 修饰函数参数，表示函数不会修改参数

当 const 修饰函数参数时，表示函数内部不会修改该参数的值。这样做可以使代码更加安全，避免在函数内部无意中修改传入的参数值。

尤其是 引用 作为参数时，如果确定不会修改引用，那么一定要使用 const 引用。

例如：

void test(const int a) {
    // 编译错误，不能修改 a 的值
    a = 10;
}

3. const 修饰函数返回值

当 const 修饰函数返回值时，表示函数的返回值为只读，不能被修改。这样做可以使函数返回的值更加安全，避免被误修改。

例如：

const int test() {
    int a = 100;
    return a;
}
int main() {
    const int b = test(); // b 的值为 100，不能被修改
    b = 200; // 编译错误，b 是只读变量，不能被修改
    return 0;
}

4. const 修饰指针或引用

在 C/C++ 中，const 关键字可以用来修饰指针，用于声明指针本身为只读变量或者指向只读变量的指针。

根据 const 关键字的位置和类型，可以将 const 指针分为以下三种情况：

4.1. 指向只读变量的指针

这种情况下，const 关键字修饰的是指针所指向的变量，而不是指针本身。

因此，指针本身可以被修改（意思是指针可以指向新的变量），但是不能通过指针修改所指向的变量。

const int* p;  // 声明一个指向只读变量的指针，可以指向 int 类型的只读变量
int a = 10;
const int b = 20;
p = &a;  // 合法，指针可以指向普通变量
p = &b;  // 合法，指针可以指向只读变量
*p = 30;  // 非法，无法通过指针修改只读变量的值

在上面的例子中，我们使用const int*声明了一个指向只读变量的指针 p。

我们可以将指针指向普通变量或者只读变量，但是无法通过指针修改只读变量的值。

4.2 只读指针

这种情况下，const 关键字修饰的是指针本身，使得指针本身成为只读变量。

因此，指针本身不能被修改（即指针一旦初始化就不能指向其它变量），但是可以通过指针修改所指向的变量。

int a = 100;
int b = 200;
int* const p = &a;  // 声明一个只读指针，指向 a
*p = 300;  // 合法，可以通过指针修改 a 的值
p = &b;  // 非法，无法修改只读指针的值

在上面的例子中，我们使用int* const声明了一个只读指针 p，指向变量 a。我们可以通过指针修改 a 的值，但是无法修改指针的值。

4.3 只读指针指向只读变量

这种情况下，const 关键字同时修饰了指针本身和指针所指向的变量，使得指针本身和所指向的变量都成为只读变量。

因此，指针本身不能被修改，也不能通过指针修改所指向的变量。

const int a = 10;
const int* const p = &a;  // 声明一个只读指针，指向只读变量 a
*p = 20;  // 非法，无法通过指针修改只读变量的值
p = nullptr;  // 非法，无法修改只读指针的值

4.4 常量引用

常量引用是指引用一个只读变量的引用，因此不能通过常量引用修改变量的值。

const int a = 10;
const int& b = a;  // 声明一个常量引用，引用常量 a
b = 20;  // 非法，无法通过常量引用修改常量 a 的值

5. 修饰成员函数

const 修饰成员函数，从而指示该函数不会对类的成员变量进行修改。将成员函数声明为 const 是一种良好的编程习惯，它帮助提高代码的可读性和安全性，并允许对常量对象调用这些函数。

例如：

class MyClass {
public:
    int getValue() const; // 声明为 const 成员函数
private:
    int value;
};

const 成员函数的特性：

• 不修改成员变量：在 const 成员函数内部，不能修改类的非 const 成员变量。如果尝试修改将导致编译错误。
• 可调用于常量对象：只有 const 成员函数可以被 const 对象调用。这意味着如果你有一个常量对象，你只能调用其 const 成员函数。

注意事项：

• 能访问 const 成员变量：在 const 成员函数中，你可以读取类的成员变量，但不能修改它们。
• 重载问题：如果你有同名的成员函数，一个是 const 的，另一个不是，C++ 会根据对象是否为 const 来选择调用哪个版本。这意味着你可以在同一个类中定义两个重载的成员函数，一个用于常量对象，一个用于非常量对象。

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