关于C/C++中const关键字的思考

const关键字不仅可以用来定义常量，还可以修饰函数的形参、返回值，以及成员函数的this指针。适当的使用const，可以有效避免由于程序员的疏忽造成的变量的改动，很好地提高程序的健壮性。下面分情况讨论const在不同场景下的作用：

一、定义常量

const int x = 1;   //定义常量x

const定义的常量和用宏定义#define定义的常量不同之处在于：const常量是有类型的；而宏定义的常量无类型，使用的时候仅仅是简单的字符串替换（这一操作由预处理器执行）。
在使用const常量时，应该注意和非const变量之间的赋值操作，具体情况如下：

1.1 简单的赋值（无引用或指针）

    const int x1 = 1;
    int y1 = x1;    //ok

    int x2 = 1;
    const int y2 = x2;   //ok

简单赋值（传值方式，无引用或指针）操作过程中，实际上是将右操作数的值拷贝一份至左操作数地址，因此两个操作数所指的数据是独立的，互不影响。

1.2 常量=变量（引用或指针）

    int x1 = 1;
    const int &y1 = x1;    //ok

    int value = 1;
    int *x2 = &value;
    const int *y2 = x2;    //ok

允许常量的引用（指针）指向一个变量。如此一来，不可以通过y1（或*y2）更改对应内存空间的值1，但仍可通过x1（或 *x2）更改。

1.3 变量=常量（引用或指针）（重要原则）

    const int x1 = 1;
    int &y1 = x1;    //error

    int value = 1;
    const int *x2 = &value;
    int *y2 = x2;    //error

不允许变量的引用（指针）指向一个常量，因为编译器会认为程序员可能通过这个变量更改常量的值，这是不被允许的。

tips： （以下观点是作者自己理解的，如有误，望指正）变量与常量的区别是在“语言层次”上而言的，在程序员设计程序时，通过适当地设计常量和变量，完成相应的功能。可变量或常量所指向的内存地址，没有常量或者变量之分，任何变量都可以对其进行更改。正如例1.2的代码示例中，x1和y1都指向同一内存地址，y1是常量，不能修改其值，但可以通过x1修改，实际上也对y1的值修改了。

    int x1 = 1;
    const int &y1 = x1;

    x1 = 2;   //ok

二、修饰函数形参

关于函数传参问题，请参照博客文章：C/C++中函数传参方式简述，此处不再赘述。

如果函数内部无修改形参操作，则最好将形参定义为const。

2.1 非const引用形参

如果函数形参定义为非const引用的话，则形参实际上是实参的一个别名，不产生实参的副本。但这种定义形参方式在使用时不太灵活，因为其即不能用const对象初始化，也不能用字面值或产生右值的表达式实参初始化。（《C++ Primer》 P205）因此“应将不需修改的引用形参定义为const引用”。（类似上面1.3所述）

2.2 const引用形参

如果函数形参定义为const引用的话，不产生实参的副本的同时，函数不能修改形参。

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);
void swap ( int * const p1 , int * const p2 );  //限制在函数swap内修改指针p1和p2的指向

三、修饰函数返回值

用const修饰函数返回值并不常用，在这里简单的列举一下几种情况：

3.1 “传值”返回值

如果返回值以“传值”方式返回给主调函数，这种情况下添加const修饰毫无意义。

如果函数返回值采用“值传递方式”，由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中，加const 修饰没有任何价值。例如把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)是没有意义的。

3.2 “传址”返回值

如果返回值以“传址”方式返回给主调函数，即返回值为指针，那么返回值（指针指向内容）不能被修改，且只能被赋值给const修饰的常量指针。（常量指针与指针常量的区别，在文章末尾有解释）

const char * GetString(void);
char *str = GetString();   //error
const char *str = GetString();   //ok

3.3 “传引用”返回值

被调函数以“传引用”方式将返回值返回主调函数，类似3.2。

tips：对函数返回值使用 const 的另一个目的在于：限制不能将函数调用表达式作为左值使用。示例如下：

int & min ( int &i, int &j);
可以对函数调用进行赋值，因为它返回的是左值： min ( a , b )=4;
但是，如果对函数的返回值限定为 const 的，即定义：const int & min ( int & i, int &j );
那么，就不能对 min ( a, b ) 调用进行赋值了。

四、修饰成员函数（函数体/对象/*this）

C++中，const还可以用来修饰成员函数，即修饰该类实例化的对象的this指针。

关于this指针，《C++ Primer》P377中有如下描述：

在普通的非const成员函数中，this的类型是一个指向类类型对象的const指针：可以改变this所指向的值，但不能改变this所保存的地址。
在const成员函数中，this的类型是一个指向const类类型对象的const指针：既不能改变this所指向的对象，也不能改变this所保存的地址。

上述描述的意思就是，const修饰的成员函数实际上可以理解为Type const *this，即此成员函数中的对象被视为const对象，不能更改数据成员。

不过const的位置很特殊，在声明的尾部，估计是语言设计者发现，其它的地方都被占用了吧~~
const修饰的成员函数，不能修改类/对象的数据成员。因此，任何不会修改数据成员的成员函数都应该声明为const 类型。

如果在编写const 成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其它非const 成员函数，编译器将指出错误，这无疑会提高程序的健壮性。

class MyClass {
    int member ;
    public:
    int getCount ( ) const;
};

classname :: getCount( )
{   member =4 ;   //error，“只读成员函数”，不能修改数据成员
    return member;
}

关于const成员函数须注意以下几点：
a. const成员函数不可以修改对象的数据，不管对象是否具有const性质。它在编译时，以是否修改成员数据为依据，进行检查；
b. const成员函数不能在函数中调用其它非const成员函数；（非const成员函数可能修改数据成员）
c. const对象只能访问const成员函数；而非const对象既可以访问非const成员函数，也可以访问const成员函数；（const对象的数据成员不能被修改，而非const成员函数可能对其修改）

五、关于const的其它知识点

5.1 const的链接属性

关于变量或函数的链接属性，请转至：链接属性与存储类型

const对象默认的链接属性为internal，即文件的局部变量。

a. 在全局作用域里定义非const变量时，它在整个程序中都可以访问。

//《C++ Primer》 P50
//全局变量具有外部链接属性
//file1.cc
int counter;  //define
//file2.cc
extern int counter;   //uses counter from file1
++counter;    //increments counter defined in file1

b. 在全局作用域声明的const变量是定义该对象的文件的局部变量。此变量值存在于那个文件中，不能被其它文件访问。通过执行const变量为extern（显式修改链接属性），就可以在整个程序中访问const对象。

//又如（《C++ Primer》 P50例子）
//const变量具有内部链接属性，默认值存在于定义的文件中，不能被其它文件访问
//file_1.cc
//defines and initializes a const that is accessible to other files
extern const int bufSize = fcn();   //用extern修改const变量的链接属性

//file_2.cc
extern const int bufSize;  //uses bufSize from file_1
for(int index=0;index!=bufSize;++index);    //uses bufSize defined int file_1
    //...

5.2 const定义的常量转换至非const变量

我们先来看一段示例代码：

    int i = 0;
    const int &j = i;  //ok，隐式转换，int -> const int

    const int x = 1;
    int &y = x;     //error
    int &y = const_cast<int&>(x);    //ok，显式转换，const int -> int

通过上述代码可见，const引用变量可以与非const变量绑定，反之则报错（非const引用变量可能修改const变量的值）。此时需要借助C++中的const_cast进行强制类型转换。
const_cast，顾名思义，就是修改表达式的const属性。const_cast仅能去掉（或添加，不常用）变量的const属性，如果用它来完成其它类型的强制转换，都会引起编译错误。

C++几种强制类型转换可见另一篇文章：C++四种强制类型转换运算符的联系与区别

tips：
a. const_cast不会改变原变量的const属性，引用C++类型转换详解–const_cast的一段话：

使用const_cast去掉const属性，其实并不是真的改变原类类型(或基本类型)的const属性，它只是又提供了一个接口(指针或引用)，使你可以通过这个接口来改变类型的值。也许这也是const_case只能转换指针或引用的一个原因吧。

    int i = 0;
    const int &j = const_cast<const int&>(i);
    i = 1;    //ok

    const int x = 1;
    int &y = const_cast<int&>(x);
    x = 0;   //error

b. const_cast可能出现“常量重叠”问题，即同一个地址具有两个不同的值（关于const变量与const_cast），使用时要注意。

5.3 常量指针与指针常量

从字面意思看，“常量指针”侧重指针：指向常量的指针；而“指针常量”侧重常量：指针类型的常量。

5.3.1 常量指针

const int *p;
int const *p;

这个被指向对象不能通过指针更改，但可以通过原来的声明更改；可以改变该指针指向的对象（对象地址，指针变量的值）。

int a=1;
const int* p=&a;
*p=3;   //error
a=3;  //ok

5.3.2 指针常量

int* const p;

可以通过该指针修改指向对象的值，但不能更改指针指向的对象。

int b=2;
int* const q=&b;
q=&a;  //error
*q=3;   //ok

tips: const修饰谁，谁不能变

参考资料：
[C/C++] const 详解（修饰变量、输入参数、返回值、成员函数）
修饰函数和函数返回值的const的差别
const参数，const返回值与const函数
const修饰符总结
const的内部链接属性