C++中const关键字详解：不同情况下的使用方式

在 C++ 中，const 关键字用于指定一个对象或变量是常量，意味着它的值在初始化之后不能被修改。下面详细介绍 const 修饰变量、指针、类对象和类中成员函数的区别以及注意事项。

修饰变量

详细介绍

当 const 修饰变量时，该变量成为常量，在定义时必须进行初始化，并且之后不能再对其进行赋值操作。这有助于保证数据的安全性和程序的可读性。

使用示例

#include <iostream>
int main() {
    const int num = 10;
    // num = 20;  // 错误：不能对常量进行赋值操作
    std::cout << "The value of num is: " << num << std::endl;
    return 0;
}

在上述代码中，num 被声明为 const 常量，初始化后不能再修改其值。
注意事项

• 初始化要求：const 变量必须在定义时进行初始化，否则会导致编译错误。
• 作用域：const 变量的作用域遵循普通变量的作用域规则，但其值不可修改。

修饰指针

const 修饰指针有多种情况，下面分别介绍。

1. 常量指针（指针指向的内容是常量）

#include <iostream>
int main() {
    int num = 10;
    const int* ptr = &num;
    // *ptr = 20;  // 错误：不能通过指针修改所指向的内容
    int anotherNum = 20;
    ptr = &anotherNum;  // 可以修改指针指向的地址
    return 0;
}

在这种情况下，const 位于 * 左侧，表示指针指向的内容是常量，不能通过该指针修改所指向的内容，但可以修改指针本身的值，使其指向其他地址。

2. 指针常量（指针本身是常量）

#include <iostream>
int main() {
    int num = 10;
    int* const ptr = &num;
    *ptr = 20;  // 可以通过指针修改所指向的内容
    // ptr = nullptr;  // 错误：不能修改指针本身的值
    return 0;
}

这里 const 位于 * 右侧，表示指针本身是常量，初始化后不能再指向其他地址，但可以通过该指针修改所指向的内容。

3. 指向常量的常量指针

#include <iostream>
int main() {
    int num = 10;
    const int* const ptr = &num;
    // *ptr = 20;  // 错误：不能通过指针修改所指向的内容
    // ptr = nullptr;  // 错误：不能修改指针本身的值
    return 0;
}

在这种情况下，指针本身和它所指向的内容都是常量，既不能修改指针指向的地址，也不能通过指针修改所指向的内容。

注意事项

• 理解 const 的位置：const 位于 * 左侧修饰指针指向的内容，位于 * 右侧修饰指针本身。
• 初始化要求：指针常量在定义时必须进行初始化，因为之后不能再修改其指向的地址。

修饰类对象

详细介绍

当 const 修饰类对象时，该对象成为常量对象，只能调用类中的 const 成员函数，不能调用非 const 成员函数，因为非 const 成员函数可能会修改对象的状态。

使用示例

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int val) : value(val) {}
    void modifyValue() {
        value++;
    }
    int getValue() const {
        return value;
    }
};
int main() {
    const MyClass obj(10);
    // obj.modifyValue();  // 错误：不能调用非 const 成员函数
    std::cout << "The value of obj is: " << obj.getValue() << std::endl;
    return 0;
}

在上述代码中，obj 是 const 类对象，只能调用 getValue() 这个 const 成员函数，不能调用 modifyValue() 非 const 成员函数。

注意事项

• 成员函数调用限制：常量对象只能调用 const 成员函数，确保对象的状态不会被意外修改。
• const 成员函数的实现：const 成员函数内部不能修改对象的成员变量（除非成员变量被声明为 mutable）。

修饰类中成员函数

详细介绍

当 const 修饰类的成员函数时，该函数成为 const 成员函数，表示该函数不会修改对象的状态。在 const 成员函数中，不能修改对象的非 mutable 成员变量。

使用示例

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int val) : value(val) {}
    int getValue() const {
        // value = 20;  // 错误：不能在 const 成员函数中修改非 mutable 成员变量
        return value;
    }
};
int main() {
    MyClass obj(10);
    std::cout << "The value of obj is: " << obj.getValue() << std::endl;
    return 0;
}

在上述代码中，getValue() 是 const 成员函数，不能在函数内部修改 value 成员变量。

注意事项

• this 指针的性质：在 const 成员函数中，this 指针是一个指向常量对象的指针，这意味着不能通过 this 指针修改对象的状态。
• 重载 const 和非 const 成员函数：可以为同一个成员函数提供 const 和非 const 版本，编译器会根据对象是否为常量来选择合适的函数版本。例如：

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int val) : value(val) {}
    int& getValue() {
        return value;
    }
    const int& getValue() const {
        return value;
    }
};int main() {
    MyClass obj(10);
    const MyClass constObj(20);
    obj.getValue() = 30;  // 调用非 const 版本
    std::cout << "The value of obj is: " << obj.getValue() << std::endl;
    std::cout << "The value of constObj is: " << constObj.getValue() << std::endl;  // 调用 const 版本
    return 0;
}

综上所述，const 关键字在不同场景下的使用有着不同的含义和作用，正确使用 const 可以提高程序的安全性和可读性，同时需要注意其使用的限制和要求。