C++中const與指針、引用的分析

本文詳細(xì)的分析const與指針、引用在一起存在情況下的情況分析。

首先介紹引用
引用是對(duì)象的別名，必須在初始化的過(guò)程中與一個(gè)具體的對(duì)象綁定起來(lái)，綁定完成以后就再也不能夠修改了，引用貌似和指針有很大的相似性，但是引用是引用，是一個(gè)別名，而指針是一個(gè)變量，只是變量中保存的是對(duì)象的地址，引用并不分配新的內(nèi)存空間。因此一個(gè)引用與一塊內(nèi)存區(qū)域綁定，是這塊內(nèi)存區(qū)域的別名，就如同數(shù)組名一樣，數(shù)組是內(nèi)存中的一塊區(qū)域，數(shù)組名是這塊區(qū)域的名字，但是在內(nèi)存中并不存在額外的區(qū)域保存數(shù)組名。引用就是一塊內(nèi)存區(qū)域的別名。C++中變量實(shí)質(zhì)上就是一塊內(nèi)存區(qū)域，我們?cè)谟?i就可以得到變量i的地址，也就是說(shuō)變量是這塊區(qū)域的名字。對(duì)變量的操作實(shí)質(zhì)上就是對(duì)這塊內(nèi)存中內(nèi)容的操作。別名是這塊區(qū)域的另一個(gè)名字。采用任何一個(gè)名字對(duì)這塊區(qū)域修改都會(huì)影響區(qū)域的內(nèi)容。

int vari = 10；
int &refr = vari；
vari = 20；
cout << refr << " " << vari << endl;
refr = 30;
cout << refr << " " << vari << endl;

上面的int &refr = vari實(shí)質(zhì)上就是變量vari的別名，也就是保存vari變量地址的別名，這個(gè)地址中保存的是一個(gè)int類型的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)vari來(lái)操作，可以修改。因?yàn)閞efr是一個(gè)別名，也可以通過(guò)該別名對(duì)這塊內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行操作。也就是說(shuō)別名的操作就是針對(duì)一塊特定的內(nèi)存區(qū)域，這個(gè)通過(guò)變量操作的效果是一致的。
其次說(shuō)說(shuō)const限定符
const的引入使得在函數(shù)操作中的一些問(wèn)題復(fù)雜了，但是更加的合理了，const限定符是指上是指一個(gè)常量。這個(gè)常量在一般的情況下就是限定變量不能修改，但是當(dāng)這個(gè)限定符與引用、指針結(jié)合在一起時(shí)，使得很多的問(wèn)題不在明朗。

1、const與指針

int *ptr；
const int *ciptr；
int const *icptr；
int * const cptr；
const int * const cicptr；

上面是關(guān)于const與指針結(jié)合時(shí)的各種情況，這并不只是C++中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，在C語(yǔ)言中也會(huì)有類似的討論，雖然const并不是C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字。
int * ptr 是指定義一個(gè)指向int 類型的指針ptr。
const int *ciptr 是指定義一個(gè)指向const int 類型的指針ciptr,這是const 限定的是(* ciptr)，也就是對(duì)指針解引用，即const限定的就是數(shù)據(jù)本身，而非指針。所以ciptr是一個(gè)指向常int型數(shù)據(jù)的指針。
int const * icptr其實(shí)和上面的const int *ciptr是一致的因?yàn)閏onst只是一個(gè)限定符，在int前還是后都 沒(méi)有影響，他限定的仍然是(*icptr)，并不是icptr,也就是icptr也是指向常int型數(shù)據(jù)的指針，也就是說(shuō)在icptr這個(gè)指針看來(lái)，它指向的數(shù)據(jù)是常數(shù)，是不能改變的，但是是否真的不能改變，需要依據(jù)實(shí)際的類型的分析，只是不能通過(guò)這個(gè)指針來(lái)改變。也就是說(shuō)該指針是一個(gè)自以為自己指向常量的指針。
int * const cptr 這時(shí)候我們還是結(jié)合const的位置分析，const限定的是cptr，cptr我們可以知道是一個(gè)指針，也就是說(shuō)const限定的是一個(gè)指針，而不是指針指向的數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)這種定義實(shí)質(zhì)上是定義一個(gè)常指針，也就是指針指向的地址是不變的，也就是cptr是不能被賦值的，不能采用這個(gè)指針指向其他的對(duì)象或者地址。但是這個(gè)地址中的數(shù)據(jù)并不是常數(shù)，是可以改變的，可以通過(guò)對(duì)*cptr進(jìn)行修改。這種指針實(shí)質(zhì)上也就使得指針的效果大大減小，并不常用。
const int * const cicptr 這種定義結(jié)合上面的分析我們知道是一個(gè)指向常量的常指針，也就說(shuō)這個(gè)指針指向的地址是一個(gè)常地址，指針不能指向其他的對(duì)象或者地址。同時(shí)對(duì)指針cicptr來(lái)說(shuō)，我指向的這個(gè)地址中的內(nèi)容也是不能修改的，是一個(gè)常量，是不能修改的，但是該地址的數(shù)據(jù)能否修改還需要進(jìn)行實(shí)際的分析。

2、關(guān)于指針的初始化、賦值的問(wèn)題
對(duì)于const類型的數(shù)據(jù)，如果需要定義指針，這時(shí)候只能定義const類型的數(shù)據(jù)，這是為什么呢？因?yàn)閷?duì)于const對(duì)象來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)是肯定不能修改的，如果定義指向非const的指針，程序員可能就會(huì)通過(guò)指針來(lái)修改對(duì)象的值，但是const對(duì)象是不能被修改的，肯定會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此const的變量只能采用指向常量的指針來(lái)指向。一般來(lái)說(shuō)如果將一個(gè)非const指針指向了一個(gè)const對(duì)象，編譯的過(guò)程中就會(huì)拋出如下的錯(cuò)誤：

invalid conversion from ‘const int*’ to ‘int*’

但是對(duì)于指向常量的指針并不一定指向的數(shù)據(jù)就是常量，這是一個(gè)非常重要的技術(shù)點(diǎn)，指向常量的指針指向的數(shù)據(jù)只是針對(duì)這個(gè)指針而言，他認(rèn)為自己指向的數(shù)據(jù)是常量，休想通過(guò)他來(lái)修改指向的對(duì)象。也就是說(shuō)指向常量的指針在初始化、賦值的時(shí)可以初始化或者賦值為非const變量的地址，即可以指向非const的對(duì)象，只是不能通過(guò)該指針來(lái)修改對(duì)象罷了。
同時(shí)需要注意：對(duì)于指向const的指針，初始化過(guò)程比較方便，不要求是const對(duì)象的地址，可以采用非const對(duì)象的地址初始化，甚至還可以采用指向非const的指針直接賦值初始化，這時(shí)指針自己認(rèn)為自己指向的對(duì)象是常量。但是不能將指向const的指針直接賦值給指向非const的指針，如果不小心賦值也會(huì)出現(xiàn)上面出現(xiàn)的問(wèn)題。下面參看一段小的代碼，說(shuō)明其中的一些問(wèn)題。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main()
{
int num = 20;
const int array_size = 10;

int *pnum = #
const int * cpnum = #
/*const int *指針可以采用int *指針直接初始化*/
const int *csize1 = pnum;

/*但是int * 指針不能采用const int *制作初始化*/
//int *psize = &array_size;
/*const類型數(shù)據(jù)只能采用指向const的指針來(lái)指向*/
const int *csize = &array_size;

cout << "Before change..." << endl;
cout << "The num of num = " << num << endl;
cout << "*pnum = " << *pnum << " "
<< "*cpnum = " << *cpnum << " "
<< "csize1 = " << *csize1 << endl;

num = 30;

cout << "After changed..." << endl;
cout << "The num of num = " << num << endl;
cout << "*pnum = " << *pnum << " "
<< "*cpnum = " << *cpnum << " "
<< "csize1 = " << *csize1 << endl;

return 0;
}

從上面的結(jié)果我們可以知道指向const的指針可以采用非const變量的地址進(jìn)行初始化或者賦值操作，同時(shí)也可以采用指向非const指針直接初始化指向const的指針。同時(shí)指向const的指針不能賦值給指向非const的指針，會(huì)出現(xiàn)const int *不能轉(zhuǎn)換到int *的問(wèn)題。

3、const與引用
關(guān)于const和引用在一起情況下也存在一些類似于指針的情況，但是畢竟引用相比指針要簡(jiǎn)單，這時(shí)候情況也比較簡(jiǎn)單.但是我認(rèn)為分析引用應(yīng)該與分析指針是一樣也存在類似的問(wèn)題。但是引用就只有兩種，非const的引用和const的引用。