【C++深度解析】2、C/C++ 中的 const

1 C 语言中的 const

• const 修饰的变量是只读的，本质还是变量
• const 修饰的局部变量在栈上分配空间
• const 修饰的全局变量在只读存储区分配空间（修改将导致程序崩溃）
• const 只在编译器有用，在运行期无用

const 不能定义真正意义上的常量，只是告诉编译器该变量不能出现在赋值符号的左边。C 语言中真正的常量只有 enum(枚举)

编程实验：

// 2-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
   const int c = 0;
   int* p = (int*)&c;
   *p = 5;
   printf("c = %d\n", c);
   return 0;
}

程序中定义了局部const 变量，存储在栈上，我们可以获取栈的地址来修改栈中的数据，C 语言中的 const 变量只是告诉编译器该变量不能出现在赋值符号的左边。

编译运行：

$ gcc 2-1.c -o 2-1
$ ./2-1
c = 5

可以看到，const 变量值依然可以改变。

2 C++中的 const

C++ 在 C 的基础上进行了优化

• 当碰见 const 声明时在符号表中放入常量，编译过程中使用常量直接以符号表中的值替换
• 编译过程中若发现下述情况则给对应的常量分配存储空间
  • 对 const 常量使用了 extern，需要在其他文件中使用
  • 对 const 常量使用了 & 操作符，要取地址

！！！注意：C++ 编译器虽然可能为 const 常量分配空间，但不会使用其存储空间中的值

如图所示，C++ 中用 const 定义常量时，放入符号表，使用时直接用符号表中的值替换

重新看一下 3-1.c 的代码

// 2-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
    const int c = 0;
    int* p = (int*)&c;
    *p = 5;
    printf("c = %d\n", c);
    printf("*p = %d\n", *p);
    return 0;
}

我们用 g++ 编译器编译

$ g++ 2-1.c -o 2-1
$ ./2-1
c = 0
*p = 5

程序中使用了 &c，所以为 const 类型的变量 c 分配了空间，但是打印 c 变量时，使用的是符号表中的变量 c，直接用 0 替换，改变了为 c 申请的内存中的值不改变符号表中的值。那分配的内存岂不是没有用了嘛，其实这么做是为了兼容 C 语言的特性。

2.1 C++ 中的 const 与宏

C++中的 const 常量类似于宏定义，都是替换，但又不相同

• const 常量由编译器处理，编译器对 const 常量进行类型检查和作用域检查
• 宏定义由预处理期 处理，单纯的文本替换

编程实验：

// 2-2.c
#include<stdio.h>
void f()
{
    #define a 3
    const int b = 4;
}
void g()
{
    printf("a = %d\n", a);
    // printf("b = %d\n", b);
}
int main()
{
    const int A = 1;
    const int B = 2;
    int array[A + B] = {0};
    int i = 0;
    for (int i = 0; i < (A + B); i++)
    {
        printf("array[%d] = %d\n", i, array[i]);
    }
    f();
    g();
    return 0;
}

• 宏定义在预处理期替换，没有作用域检查，所以第 5 行定义的宏可以在第 10 行打印，const 常量由类型检查和作用域检查，所以第 11 行打印会出错
• 第 17 行，C 语言中 const 局部变量存储在栈上，不是真正的常量，只有在运行期才知道数组大小，编译器无法确定数组大小，所以会报错，C++ 中可以直接用符号表中的数值进行替换，可以确定数组大小，不会报错。

先用 gcc 编译器编译，第 17 行数组没法初始化

$ gcc 2-2.c -o 2-2
2-2.c: In function ‘main’:
2-2.c:17:5: error: variable-sized object may not be initialized
     int array[A + B] = {0};
     ^~~
2-2.c:17:25: warning: excess elements in array initializer
     int array[A + B] = {0};
                         ^
2-2.c:17:25: note: (near initialization for ‘array’)

再用 g++ 编译器编译：

$ g++ 2-2.c -o 2-2
$ ./2-2
array[0] = 0
array[1] = 0
array[2] = 0
a = 3

直接用符号表中的数组替代 const 常量，可以在编译器确定数组大小

3 小结

1、C 中的 const 是只读变量，C++ 中的 const 才是真正意义上的常量
2、C++ 为了兼容 C 语言中的 const 特性，可能为 const 常量分配空间