指针和const限定符
指针和const限定符之间的两种交互类型:指向const对象的指针和const指针。
1.指向const对象的指针
如果指针指向const对象,则不允许用指针来改变其所指的const值。为了保证这个特性,C++语言强制要求指向const对象的指针也必须具有const特性:
const double *cptr; //cptr may point a double that is const
这里的cptr是一个指向double类型的const对象的指针,const限定了cptr指针所指向的对象类型,而并非cptr本身。也就是说,cptr本身并不是const。在定义时不需要对它进行初始化,如果需要的话,允许给cptr重新赋值,使其指向另一个const对象。但不能通过cptr修改其所指向对象的值:
*cptr = 42; //error: *cptr might be const
把一个const对象的地址赋给一个普通的、非const对象的指针也会导致编译时的错误:
const double pi = 3.14; double *ptr = π //error: ptr is a plain pointer const double *cptr = &pi //ok: cptr is a pointer to const
不能使用void*指针保持const对象的指针,而必须使用const void*类型的指针保存const对象的地址:
const int universe = 42; const void *cpv = &universe; //ok:cpv is const void *pv = &universe; //error:universe is const
允许把非const对象的地址赋给指向const对象的指针,例如:
double dval = 3.14; //dval is a double;its value can be changed cptr = &dval //ok:but can't change dval through cptr
尽管dval不是const对象,但任何企图通过指针cptr修改其值的行为都会导致编译时的错误。cptr一经定义,就不允许修改其所指向对象的值。如果该指针恰好指向非const对象时,同样必须遵守这个规则。
不能使用指向cosnt对象的指针修改基础对象,然而如果该指针指向的是一个非cosnt对象,可用其他方法修改其所指向的对象。
事实是,可以修改const指针所指向的值,这一点常常容易引起误会。考虑:
dval = 3.14159; //dval is not const *cptr = 3.14159; //error:cptr is a pointer to const double *ptr = &dval; //ok:ptr points at non-const double *ptr = 2.72; //ok:ptr is plain pointer cout<<*cptr; //ok:prints 2.72
在此例题中,指向const的指针cptr实际上指向了一个非const对象。尽管它所指向的对象并非const,但仍不能使用cptr修改该对象的值。本质上来说,由于没有方法分辨cptr所指向的对象是否是const,系统会把它所指向的所有对象都视为cosnt。
如果指向cosnt的指针所指向的对象并非const,则可直接给该对象赋值或间接地利用普通的非const指针修改其值;毕竟这个值不是const。重要的是要记住:不能保证指向cosnt的指针所指对象的值一定不可修改。
如果把指向cosnt的指针理解为”自以为指向const的指针“,这可能会对理解有所帮助。
在实际的程序中,指向const的指针常用作函数的形参。将形参定义为指向const的指针,以此确保传递给函数的实际对象在函数中不因为形参而被修改。
2.const指针
除指向const对象的指针外,C++语言还提供了const指针——本身的值不能修改:
int errNumb = 0; int *const curErr = &errNumb; //curErr is a const
我们可以从右向左把上述定义语句读作“curErr是指向int型对象的const指针”。与其他const量一样,const指针的值不能修改,这就意味着不能使CurErr指向其他对象。任何企图给const指针赋值的行为(即使给curErr赋回同样的值)都会导致编译时的错误:
curErr = curErr; //error:curErr is const
与任何const量一样,const指针也必须在定义时初始化。
指针本身是const的事实并没有说明是否能使用该指针修改它所指向对象的值。指针所指向对象的值能否修改完全取决于该对象的类型。例如。curErr指向一个普通的非常量int型对象errNumb,则可使用curErr修改该对象的值:
1 if(*curErr) 2 { 3 errHandler(); 4 *curErr = 0; //ok:reset value of the object to which curErr is bound 5 }
3.指向const对象的const指针
还可以如下定义指向const对象的const指针:
const double pi = 3.14159; //pi_ptr is const and points to a const object const double *const pi_ptr = π
本例中,既不能修改pi_ptr所执行对象的值,也不允许修改该指针的指向(即pi_ptr中存放的地址值)。可从右向左阅读上述声明语句:“pi_ptr首先是一个const指针,指向double类型的const对象”。
4.指针和typedef
在typedef中使用指针往往会带来意外的结果。下面是一个几乎所有人刚开始时都会答错的问题。假设给出以下的语句:
typedef string *pstring; const pstring cstr;
请问cstr变量是什么类型?简单的回答是const pstring类型的指针。进一步问:const pstring指针所表示的真实类型是什么?很多人都认为真正的类型是:
const string *cstr; //wrong interpretation of const pstring cstr
也就是说,const pstring是一种指针,指向string类型的const对象,但这是错误的。
错误的原因在于将typedef当作文本扩展了。声明const pstring时,const修饰的是pstring类型,这是一个指针。因此,该声明语句应该是把cstr定义为指向string类型对象的const指针,这个定义等价于:
// cstr is a const pointer to string string *const cstr; // equivalent to const pstring cstr
建议:理解复杂的const类型的声明
阅读const声明语句产生的部分问题,源于const限定符既可以放在类型前也可以放在类型后:
string const s1; //s1 and s2 have same type, const string s2; //they're both strings that are const用typedef写const类型定义时,const限定符加在类型名前容易引起对所定义的真正类型误解:
string s; typedef string *pstring; cosnt pstring cstr1 = &s; //written this way the type is obscured pstring const cstr2 = &s; //all three decreations are the same type string *const cstr3 = &s; //they're all const pointers to string把const放在类型pstring之后,然后从右向左阅读该声明语句就会非常清楚地知道cstr2是const pstring类型,即指向string对象的const指针。
不幸的是,大多数人在阅读C++程序时都习惯看到const放在类型前面。于是为了遵照惯例,只好建议编程时把const放在类型前面。但是,把声明语句重写为置const于类型之后更便于理解。