面试前必须要知道的C++ const用法

本文主要介绍const修饰符在C++中的主要用法，下面会从两个方面进行介绍：类定义中使用const、非类定义中使用const

1. 非类定义中使用const

非类定义中使用const是指：在除了类定义以外的场景中使用const。

1.1 变量

const int a = 1;  //定义一个常量，不可以修改
int b = 2;  //定义一个普通变量，可以修改
const int &b = a;  //定义一个常量引用，不可以通过引用b修改a，底层const
const int *p = &a;  //定义一个普通变量，p可以修改，但是不可以通过p修改所指向的对象a，底层const
int * const q = &b;  //定义一个常量指针，q不可以修改，但是可以通过q修改所指向的对象b，顶层const
const int * const s = &a;  //定义一个常量指针，s不可以修改，同时不可以通过s修改所指向的对象a，靠右的是顶层const，靠左的是底层const

顶层const：变量本身是个常量
底层const：变量所指向的对象是个常量
用于声明引用的const都是底层const

1.2 函数

int fun1(const int a);  //定义一个常量形参
const int fun2(int a);  //等同于'int fun1(const int a);'因为函数返回的是返回值的副本
const int& fun3(int &a);  //返回常量引用，不会进行对象的拷贝（注意：不要返回局部对象的引用或者指针）
const int& fun4(int a);  //这实际上是一种错误的声明方式，该函数可能会返回局部对象的引用或者指针

Tips：

1. 引用只是一个变量的别名，不是对象，因此引用不会占用存储空间
2. 调用一个返回引用的函数得到左值，其他返回类型得到右值

2. 类定义中使用const

2.1 类成员

class Test{
public:
    Test():a(10){}
    void display();
private：
    const int a;
};

1. 类定义中不能进行初始化，因为在头文件中定义只是一个声明，并没有分配真正空间，因此变量是不存在的，因此是不能赋值的。
2. 在类定义外部，const定义的变量是不能被赋值

问题：
类定义中不能赋值，类定义外部也不能赋值，但是又必须赋值，这可如何是好?

解决方案：

1. 在构造函数后的参数初始化列表中初始化
2. 将const变量同时声明为 static 类型进行初始化

class Test{
public:
    Test():a(10){}
    void display();
private：
    const int a;
    //static const int a;
};
//const int Test::a = 5;

2.2 类成员函数

class Test{
public:
    //下面是display函数的两个重载版本
    void display(); //一个普通成员函
    void display() const; //一个const成员函数。
private：
    const int a;
};

Tips：
成员函数都有一个额外的隐式参数this，this的值是调用该函数的对象地址，因此this是一个指针。
普通成员函数的this指针类型是：Test* const this
const成员函数的this指针类型是：const Test* const this

Test t1;
const Test t2;
t1.display(); //调用void display()
t2.display(); //调用void display() const

因为两个函数的this指针类型不同，所以display有两个重载函数。

作用：
为了在函数体内禁止修改对象，可以通过定义const成员函数来实现。

Others：
下图是截自C++ primer中的片段，请重点关注两个display函数的返回值：
display 普通成员函数的返回值是：普通引用
display const成员函数的返回值是：常量引用
造成返回值不同的原因就是：this指针类型不同

3. 参考资料

1. C++ primer 第五版-P57、P201、P231、P247
2. C++ non-const lvalue reference cannot bind to a temporary