C++const与引用

一、关于 const 的疑问

const 什么时候为只读变量？什么时候是常量？

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
• 使用其他变量初始化的 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

注：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 如果相同，则初始化变量成为只读变量；如果不同 ，则生成一个新的只读变量。

下面看一段 const 典型问题分析的代码：

#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;
    rc = 'a';
    printf("c = %c\n", c);
    printf("rc = %c\n", rc);
    printf("trc = %c\n", trc);
    return 0;
}

下面为输出结果：

第一个需要注意的地方就是 使用字面量初始化的 const 常量才会进入符号表，所以打印出的x的值为1，而不是5。rx 代表的是 C++ 编译器为 x 常量分配但是没有使用的空间，为只读变量。const_cast 消除了只读变量的只读属性，所以得到的 nrx 为一个普通变量，且 nrx 也代表一个内存空间，这段内存空间与 rx 代表的内存空间为同一段。所以运行后 x，rx以及 nrx 所代表的的地址都是一样。

第二个需要注意的地方就是被 volatile 修饰的 const 常量不会进入符号表，所以修饰的常量为只读变量。const_cast 消除了 y 地址的只读属性，所以可以用一个普通指针 p 指向 y 的地址，所以改变 p 指针里面的内容，y 的值也会改变。

第三个需要注意的地方就是使用其他变量初始化的 const 常量仍然是只读变量。所以令 const int z = y 后，依然可以使用指针改变 z 的值。

第四个需要注意的地方就是const 引用的类型与初始化变量的类型 如果相同，则初始化变量成为只读变量；如果不同 ，则生成一个新的只读变量。所以 trc 的值和上面的 c 和 rc不一样。

二、关于引用的疑问

引用与指针有什么关系？如何理解“引用的本质就是指针常量”？

指针是一个变量

• 值为一个内存地址，不需要初始化，可以保存不同的地址
• 通过指针可以访问对应内存地址中的值
• 指针可以被 const 修饰成为常量或者只读变量

引用只是一个变量的新名字

• 对引用的操作（赋值，取地址等）都会传递到代表的变量上
• const 引用使其代表的变量具有只读属性
• 引用必须在定义时初始化，之后无法代表其它变量

从使用 C++ 语言的角度来看

• 引用与指针没有任何的关系
• 引用是变量的新名字，操作引用就是操作对应的变量

从 C++ 编译器的角度来看

• 为了支持新概念“引用”必须要一个有效的解决方案
• 在编译器内部，使用指针常量来实现“引用”
• 因此“引用”在定义时必须初始化

在工程项目开发中

• 当进行 C++ 编程时，直接站在使用的角度看待引用，与指针毫无关系，引用就是变量的别名
• 当对 C++ 代码进行调试分析时，一些特殊情况，可以考虑站在C+＋编译器的角度看待引用

下面看一段引用典型问题分析：

#include <stdio.h>
 
int a = 1;
struct SV
{
    int& x;
    int& y;
    int& z;
};
int main()
{
    int b = 2;
    int* pc = new int(3);
    SV sv = {a, b, *pc};
    //int& array[] = {a, b, *pc}; // &array[1] - &array[0] = ?  Expected ==> 4
    printf("&sv.x = %p\n", &sv.x);
    printf("&sv.y = %p\n", &sv.y);
    printf("&sv.z = %p\n", &sv.z);
    delete pc;
    return 0;
}

下面为输出结果：

在C语言和 C++ 中数组的地址都是递增的，而在该代码中可以看到第1个元素的地址减去第二个元素的地址不为4，所以说明C++中不支持引用数组。

三、小结

• 指针是一个变量
• 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