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很多人搞不清const、const_cast、constexpr的用法，稀里糊涂地用。一般而言，即使亂用，問題也不大，因為錯大發(fā)了會崩，崩了自然會被修正，不崩自然也就沒事。但作為一個有追求的專業(yè)程序員，自當聞過則喜，搞清楚弄明白。

一、const

C語言的const用法

先講const，這玩意兒怎么翻譯我也拿不準，C語言中該關(guān)鍵字的用法比較簡單，大概有如下幾種用法：

[1] 修飾普通變量：變量只讀，在程序運行過程中不可修改。

 
 
 
  
  
  
const int i = 100; //i is read only 
  
  
  
i = 200; //compile error, variable i can not assignable 
 
 

[2] 修飾指針 const T* p：表示不能通過p去修改p指向?qū)ο蟮膬?nèi)容，另一方面只能通過p調(diào)用T類的const成員函數(shù)

 
 
 
  
  
  
const struct Foo *f = new Foo;  
  
  
  
f->dataX = 100; //compile error 
  
  
  
 
  
  
  
const char* p = "abc";  
  
  
  
p[1] = 'x'; //compile error 
  
  
  
f->nonconst_member_function(); ///compile error (后面再講) 
 
 

[3] 修飾指針 T* const p：表示指針只能在初始化時設(shè)置指向，之后便不能修改指向。

 
 
 
  
  
  
char s1[] = "abc";  
  
  
  
char s2[] = "xyz"; 
  
  
  
char* const p = s1; 
  
  
  
p = s2; //compile error 
 
 

[4] 修飾指針 const T* const p：表示既不能通過p修改它指向的對象，又不能更改p的指向。

 
 
 
  
  
  
const char* const p = "abc"; 
  
  
  
p[1] = 'B'; //compile error 
  
  
  
p = "xyz"; //compile error 
 
 

[5] 修飾函數(shù)參數(shù)：c語言中const修飾參數(shù)反映的含義同上所述

小結(jié)：C語言中，const的用法差不多就這些，比較簡單。

C++擴充了const的用法

[1] 修飾成員變量：const成員變量只能在初始化列表里做初始化，程序運行中不可修改;如果是const整型，則可以C++11標準之后直接初始化。

 
 
 
  
  
  
struct Foo  
  
  
  
{ 
  
  
  
    Foo() : PI(3.15) {} // PI is initialized by initializer list 
  
  
  
    const int c = 100; //C++11 support 
  
  
  
    const float PI; 
  
  
  
}; 
 
 

[2] 修飾成員函數(shù)：表示該成員函數(shù)是只讀函數(shù)，不會修改默認參數(shù)this的成員變量，如果修改會編譯報錯。

 
 
 
  
  
  
class Foo 
  
  
  
{ 
  
  
  
    int m_money; 
  
  
  
public: 
  
  
  
    int get_money() const // 
  
  
  
    { 
  
  
  
        return m_money; 
  
  
  
    } 
  
  
  
 
  
  
  
    int set_money(int money) const // 
  
  
  
    { 
  
  
  
        m_money = money; //修改了this->m_money;需去掉函數(shù)const修飾 
  
  
  
    }     
  
  
  
}; 
 
 

[3] 修飾引用：引用是C++才有的語法特征，引用是別名，本質(zhì)上跟指針差不多，所以const修飾引用跟修飾指針的語義和約束差不多。

 
 
 
  
  
  
Foo f; 
  
  
  
const Foo& r = f; 
  
  
  
r.m_data = 1; //compile error 
 
 

[4] C++中對const修飾指針的補充

 
 
 
  
  
  
struct Foo  
  
  
  
{ 
  
  
  
  int const_member_function() const { return m_data; } 
  
  
  
  int non_const_member_function(int data) { m_data = data; } 
  
  
  
  int m_data; 
  
  
  
}; 
  
  
  
 
  
  
  
int main() 
  
  
  
{ 
  
  
  
  const Foo* f = new Foo; 
  
  
  
  f->const_member_function();  //OK 
  
  
  
  f->non_const_member_function(); //compile ERROR 
  
  
  
  return 0; 
  
  
  
} 
 
 

為什么呢?因為const成員函數(shù)相當于承諾不會修改this的成員變量，而該承諾會被編譯器檢查，如果沒有履行承諾，則編譯器會報錯。而const Foo* f意味著不能通過f去修改f指針指向變量的內(nèi)部值。

通過f->data = 1的方式肯定是不行。

另一方面，你只能通過f去調(diào)用它的const成員函數(shù)，因為const成員函數(shù)的語義就是不會修改this的值，編譯器很容易執(zhí)行這個校驗。

const修飾參數(shù)

const可以修飾普通參數(shù)，也可以修飾指針/引用參數(shù)，因為形參是實參的副本，所以const修飾普通參數(shù)其實沒什么意義，我們著重講講const修飾指針/引用參數(shù)。

比如標準C庫函數(shù)strcpy的簽名：char *strcpy(char * dst, const char * src);

dst表示目標地址，src表示源串，const修飾了源串，這是因為從源串拷貝到目標串，不需要修改源串內(nèi)容，這相當于向strcpy調(diào)用者承諾：

放心大膽的調(diào)用吧，strcpy函數(shù)實現(xiàn)保證不會修改src的內(nèi)容，編譯器會執(zhí)行這種檢查。

這樣，在review代碼的時候，如果想追蹤src在哪里被修改了，當看到strcpy的簽名，就不用打開函數(shù)去看實現(xiàn)，只要不違背承諾，肯定不是這個函數(shù)內(nèi)改動了src。

const char *src是一種承諾，也是一種約束。調(diào)用的地方，const char*形式的形參，既傳const char*實參，也可以傳char*實參，因為參數(shù)const char*是更強的承諾。

但反之不成立。比如第一個參數(shù)dst是不帶const的，那么如果有一個變量類型為const char* p，那不能把p作為第一個參數(shù)傳遞進strcpy，編譯不過。

因為strcpy不承諾不修改dst，是一個更弱的承諾，只有聲明為const指針的參數(shù)，才能傳遞const指針實參。

const其他

const還可以修飾返回值，還可以跟extern結(jié)合，但這些都是一些小語法技巧，一般開發(fā)用不太到，真碰到再查不遲。

二、const_cast

const_cast有什么用?

const是C++的一個強制轉(zhuǎn)換，它用來去掉const屬性，比如：

 
 
 
  
  
  
Foo foo; 
  
  
  
const Foo *f1 = &foo; 
  
  
  
Foo* f2 = const_cast(f); 
  
  
  
Foo* f3 = (Foo*)f; 
 
 

const_cast的作用跟強轉(zhuǎn)差不多，C++加const_cast主要是為了功能完整性，const_cast作用于引用跟作用于指針差不多。

為什么說const_cast幾乎都反應(yīng)接口設(shè)計有問題

程序設(shè)計要言行一致，遵守承諾，這意味著：不應(yīng)該把參數(shù)聲明為const指針，而函數(shù)實現(xiàn)里借助強制去掉const屬性。

首先，這樣做是危險的，比如const char* p = "abc"; p指向常量字符串被作為參數(shù)傳遞，被強轉(zhuǎn)+修改，則會導(dǎo)致程序crash。

其次，這樣做是分裂的，因為你加const修飾相當于讓編譯器幫你執(zhí)行檢查，以便在你違背承諾的時候通過編譯期檢查報錯提醒你，但在它真正向你報錯的時候，你又說別管啦，老子就是要蠻干。

const_cast或者通過c風格強轉(zhuǎn)，基本上都暴露出設(shè)計上的問題。

設(shè)計良好的程序基本上不需要const強轉(zhuǎn)。因為const約束在調(diào)用鏈會傳播，所以，你需要一以貫之的遵守約定，找到導(dǎo)致需要const強轉(zhuǎn)的錯誤源頭，這可能會多費一點時間，但它是值得的。

三、constexpr

const沒有區(qū)分編譯期常量和運行期常量，constexpr是C++11開始提出的關(guān)鍵字，被限定為編譯器常量，其意義與14版本有一些區(qū)別。

C++11中的constexpr指定的函數(shù)返回值和參數(shù)必須要保證是字面值，而且必須有且只有一行return代碼，這給函數(shù)的設(shè)計者帶來了更多的限制，比如通常只能通過return 三目運算符+遞歸來計算返回的字面值。

而C++14中只要保證返回值和參數(shù)是字面值就行了，函數(shù)體中可以加入更多的語句，方便了更靈活的計算。

這里我們主要講constexpr和const的區(qū)別。

constexpr可以用來修飾變量、函數(shù)、構(gòu)造函數(shù)。一旦以上任何元素被constexpr修飾，那么等于說是告訴編譯器 “請大膽地將我看成編譯時就能得出常量值的表達式去優(yōu)化我”。

 
 
 
  
  
  
constexpr func()  
  
  
  
{ 
  
  
  
  return 10; 
  
  
  
} 
  
  
  
 
  
  
  
int main() 
  
  
  
{ 
  
  
  
  int arr[func()]; 
  
  
  
} 
 
 

編譯期大膽地將func()做了優(yōu)化，在編譯期就確定了func計算出的值10而無需等到運行時再去計算。

這就是constexpr的第一個作用：給編譯器足夠的信心在編譯期去做被constexpr修飾的表達式的優(yōu)化。

constexpr還有另外一個特性，雖然它本身的作用之一就是希望程序員能給編譯器做優(yōu)化的信心，但它卻猜到了自己可能會被程序員欺騙，而編譯器并不會對此“惱羞成怒”中止編譯。

四、結(jié)論

C/C++程序應(yīng)該積極的使用const/constexpr，什么叫積極使用?只要有可能，那么我們就應(yīng)該用const/constexpr。

只要可能就應(yīng)該用xx，這種話一般而言都是錯的，但用在const/constexpr卻很正確，因為使用const/constexpr基本上都會讓你的程序更健壯、更快，const修飾的整型變量，在gcc開優(yōu)化選項的時候，有可能被直接編譯到匯編代碼指令，而非生成一個變量，而constexpr的優(yōu)化作用在前面一節(jié)已經(jīng)闡述。

與之對應(yīng)的是：只要有可能，就不要使用const_cast，它基本上都反映了接口設(shè)計上的問題。

就醬，信不信隨你!

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