C-C++到底支不支持VLA以及两种语言中const的区别

C-C++到底支不支持VLA以及两种语言中const的区别

到底支不支持VLA

VLA就是variable-length array，也就是变长数组。

最近写程序的时候无意间发现，gcc中竟然支持下面这种写法：

int n = 10;

int a[n];

注意上面的语句是在函数内部写的，也就是n和a都是自动变量。

当时十分疑惑，C语言中数组的长度不应该是常量或常量表达式吗？为什么变量也可以。我将代码在VC中跑了一下，发现编译出错，提示数组的大小未知，说明VC中是不支持VLA的。

那既然有的编译器支持VLA，又有的编译器不支持VLA，那么C标准到底是怎样规定的呢？然后我看是看书、在网上查资料。

 

C Primer Plus一书中是这样描述的：

C90标准中并不支持VLA，C99开始支持VLA，很大的一个原因：FORTRAN中支持这种写法。C99中对对VLA有一些限制，比如变长数组必须是自动存储类型，也就是说，如果我上面两句放在函数外面就就不能通过编译了，这是因为在函数外面定义的是全局变量，此外，使用VLA不能对数组进行初始化，因为它的长度在运行时才能确定。

此外VLA并不是真正的变长，它实际上只是将数组的长度推迟到运行时确定而已，也就是说C90标准中，数组的长度必须在编译时期就知道，但C99支持VLA后，数组的长度可以推迟到运行时知道，但是，一旦长度确定，数组的长度就不能变了。

 

此外，网上的大神说，C++的标准中无论是C++90还是C++99还是C++11都不支持VLA的这种写法。

 

鉴于以上原因，在C语言中，如果想用变长的数组，还是老老实实用malloc分配吧，在C++中当然有更好的选择，就是vector，当然C++11中又推出了一个array，而且这两种都是真正的变长，也就是数组的长度随时都可以改变。

 

下面我还想说一下C和C++中const关键字的区别。

const关键字最早是C++中的产物，后来才引入到C语言中。const在C语言中和在C++中是相当不一样的。

在C语言中const修饰的，被认为是一个只读的、或者叫不可改变的变量，它实际上只是一个变量，只不过对这个变量做了一些限制。而C++中const修饰的才是真正的常量。当然这其中还有很多细节的地方，有些地方我也还有些模糊，下面，我就通过例子，把自己已经理解的东西写出来。

先来一个例子：

const int a = 10;

int array[a];

int main()

{

         return 0;

}

 

 

用gcc和g++编译的结果分别如下：

 

 

可以看到gcc下不能通过编译，但是g++下可以通过，说明C语言中有错，在C++中没错。

原因解释：

首先说C语言中：

首先说明，即使在支持VLA的编译器下，（我的gcc是支持的）,前面提到了VLA数组是有限制的，VLA必须是自动存储类型，而上面的代码中数组是全局变量，所以并不存在是否支持VLA的问题。上面提到，在C语言中const被认为是一个受到一定限制的变量，是变量就要被分配数据区（或者运行时的栈区等）内存空间，由于a是全局变量，全局变量位于数据区，空间在编译时期就分配了。而，需要注意，编译时期，编译器是不能读取数据区的内存的（它可以分配数据区的内存，并初始化内存，但是不能从数据区的牛叉女内存中读取数据）。所以在编译时期，编译器其实并不知道a的值是什么，因为它不能读数据区的内存而a的值是在内存中的。但是，对于数组array编译器是一定要知道数组的长度才行的，也就是必须要知道a的值，这样就矛盾了，所以编译器就报错了！

那在C++中有为什么能够通过呢？

原因就是C++真的把const当成常量看待。

详细解释一下:

const int a = 10;这条语句中10是我们所说的字面量，无论是在C中还是在C++中字面量都是保存在代码段中，编译初期会将其保存在符号表中。C++尽量不对const分配数据区（或者运行时的栈区）的内存空间，只在必须分配内存时才分配（这个后面再说）。下面一条语句int array[a]，编译器一定要知道a的值的，C语言要想知道a的值，必须读内存，但是C++却不需要，直接读取代码段中的的符号表即可，编译时期访问符号表是没有任何问题的，但是访问数据区的内存是做不到的。所以上面的语句在C++中是没有问题的。

再来说说，什么叫尽可能不为const分配内存。

如果代码是这样

 

const int a = 10;

const int *p = &a;

int array[a];

 

int main()

{

         return 0;

}

 

注意 const int *p = &a;这句，对a取地址操作，我们知道位于代码段的数据是不取地址的，所以这个时候，只能给a在数据区分配空间了。

于是就出现了新的问题，既然给a分配了数据区的空间，那是不是编译时期就不知道a的值了，因为毕竟编译时期是不能读取数据区的内存的，那么后面数组的定义也就不行了吧？但是答案却相反，依然可以，这是因为当编译器读a的值的时候，不是从数据区的内存中，而是程序段的符号表中读取的那个字面常量10。所以在编译实际依然能够确定数组的长度。

下面的例子应该更能说明这个问题：

 

#include <stdio.h>

int main()

{

         const int a = 10;

         int *pa = (int *)&a;

         printf("pa指向的地址为：%p  a的地址为：%p\n",pa,&a);

         (*pa)++;

         printf("a = %d,*pa = %d\n",a,*pa);

 

         return 0;

}

 

我们分别用gcc和g++编译他，然后分别看结果，如下：

 

 

 

惊奇地发现，虽然都能顺利通过编译，但是C的执行和C++的执行竟然不一样！

好吧，下面解释原因。

还是要声明一下，C语言中const就是一个值不能改变的变量，就是个受限制的变量，但是，我们虽然我们不能通过a修改那块内存的值，但是我们可以通过指针间接去修改。这里要注意那个强制类型转换，如果不写强制类型转换，编译器就会报错，是允许将const int *赋值给int*的。在C++中，这一点和C是一样的，就是虽然我们不能通过a本身修改那块内存的值，但是我们可以通过指针间接去修改。但是为什么C和C++中的输出不一样呢？原因就是C++在读a的时候，其实是去代码段中读字面常量10去了，而C是读a所标识的那块栈区的内存。其实a所标识的内存的内容都已经变成11了，无论是C还是C++都是一样，区别就在于C读const数据和读普通变量一样，都是从数据段（如果是局部变量就是从栈区）读取数组，而C++却是读取代码段的字面常量！（间接修改const的时候，当然都是修改的数据区或栈区的内存，而不是代码段，因为代码段是只读的）

所以C++中const修饰的可以认为就是常量！但是C语言中却不能这么认为。

最后要小心C++中的const蜕变成C语言中的const。

其实通过上面的分析，我们应该可以得出一个结论：C++中的const之所以和C语言中的const不一样，C++中的const之所以能够看成常量，就是因为C++在读取const的时候，实际上读取的是代码段的字面常量，而不是数据区（对于全局变量来说是静态区，对于局部变量来说是栈区）的内存中的数值。

那么问题来了：如果const保存的不是一个字面常量呢？

看下面代码：

 

#include <stdio.h>

int main()

{

         int i = 10;

         const int a = i;

         int *pa = (int *)&a;

         printf("pa指向的地址为：%p  a的地址为：%p\n",pa,&a);

         (*pa)++;

         printf("a = %d,*pa = %d\n",a,*pa);

 

         return 0;

}

 

几乎还是同样的代码，只是先把字面常量10赋值给了变量i，然后用i初始化const int a，但是我们发现，在C++中，执行结果却变了。

 

 

为什么呢？前面强调了，C++读取const的值，实际上是读取代码段的字面常量，那么，如果我们初始化const的时候，给它的不是字面量（或者是常量表达式），那么他就没有字面量可以读啦！这时候就只能退而求其次，去读数据区内存中的值啦！这个时候，C++中的const和C语言中的const就一样了。

需要注意的是 sizeof是C和C++中的运算符，而且他的值通常都是在编译时确定的，可以认为是一个字面常量。

比如：

 

#include <stdio.h>

int main()

{

         const int a = sizeof(int);

         int *pa = (int *)&a;

         printf("pa指向的地址为：%p  a的地址为：%p\n",pa,&a);

         (*pa)++;

         printf("a = %d,*pa = %d\n",a,*pa);

 

         return 0;

}

 

 

 

此外在类中使用const修饰类成员变量的时候也要小心，因为也会退化成C语言中的const

比如：

 

#include <stdio.h>

class A{

         public:

                  const int a;

                  int array[a];

                 

                  A(int i):a(i)

                  {

 

                  }

};

int main()

{

         return 0;

}

 

编译器会报错：

 

 

首先，类只是定义类型的地方，不能再类中初始化成员变量，所以在类定义中写const int a = 10是不对的，const成员的初始化要放在初始化列表中。我们知道，在对象创建之前才会调用构造函数进行对象的初始化，所以在编译时期我们根本就不知道a的值。所以把a当做数组的长度是有问题的。

我们可以这样：

 

#include <stdio.h>

class A{

         public:

                  static const int a = 10;

                  int array[a];

                 

                  A()

                  {

 

                  }

};

int main()

{

         return 0;

}

 

这样定义的a就可以当成一个常量来使用了。注意的是，这时候，a的语句不是声明了，而是定义+初始化，而且C++只允许这种情况可以在类内初始化，就是当变量被 static 和const修饰，且为int类型时。（当然这种情况依然可以在类外定义和初始化，只不过后面就不能用a定义数组的长度了，也会提示数组的长度不确定）

 

简单总结一下就是：

C语言中const就是一个受限制的变量，读取const时是从数据区的内存读取的（全局从静态去，局部从栈区），可以用指针间接修改其标识的数据区的内存区域，在读取const的值时，也是读取它标识的数据区的内存中的值。

在C++中，const大多数情况下可以当成常量来使用，这是因为，虽然C++也会为const在数据区开辟内存（C++尽量不这样左），我们也可以通过指针（或者非常量的引用）来简介修改其标识的数据区的内存区域的值，但是，在读取const时，不是读取数据区的内存区域中的值（也很有可能根本就没有分配内存），而是读取代码段的字面常量。所以可以达到常量的效果。

最后要警惕C++中const退化成C语言中的const，有两种情况，一种是初始化的const的时候是用变量初始化的，而不是字面常量（或常量表达式）。第二种情况就是const修饰类中成员变量的时候。

给一个建议：如果我们想用const定义常量，那么我们就要用字面常量或常量表达式初始化const，而且要将const用static修饰（注意在C++中如果定义的是全局的const，默认为static修饰，但是在类中并不是这样的，这也是为什么我们在类中定义常量要用static修饰）。在类中定义常量的时候要同时用cosnt和static修饰，而且尽量在类的内部进行初始化。

 

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