C++中const與指針、引用的分析

本文詳細的分析const與指針、引用在一起存在情況下的情況分析。

首先介紹引用
引用是對象的別名，必須在初始化的過程中與一個具體的對象綁定起來，綁定完成以后就再也不能夠修改了，引用貌似和指針有很大的相似性，但是引用是引用，是一個別名，而指針是一個變量，只是變量中保存的是對象的地址，引用并不分配新的內(nèi)存空間。因此一個引用與一塊內(nèi)存區(qū)域綁定，是這塊內(nèi)存區(qū)域的別名，就如同數(shù)組名一樣，數(shù)組是內(nèi)存中的一塊區(qū)域，數(shù)組名是這塊區(qū)域的名字，但是在內(nèi)存中并不存在額外的區(qū)域保存數(shù)組名。引用就是一塊內(nèi)存區(qū)域的別名。C++中變量實質(zhì)上就是一塊內(nèi)存區(qū)域，我們在用&i就可以得到變量i的地址，也就是說變量是這塊區(qū)域的名字。對變量的操作實質(zhì)上就是對這塊內(nèi)存中內(nèi)容的操作。別名是這塊區(qū)域的另一個名字。采用任何一個名字對這塊區(qū)域修改都會影響區(qū)域的內(nèi)容。

int vari = 10；
int &refr = vari；
vari = 20；
cout << refr << " " << vari << endl;
refr = 30;
cout << refr << " " << vari << endl;

上面的int &refr = vari實質(zhì)上就是變量vari的別名，也就是保存vari變量地址的別名，這個地址中保存的是一個int類型的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以通過vari來操作，可以修改。因為refr是一個別名，也可以通過該別名對這塊內(nèi)存區(qū)域進行操作。也就是說別名的操作就是針對一塊特定的內(nèi)存區(qū)域，這個通過變量操作的效果是一致的。
其次說說const限定符
const的引入使得在函數(shù)操作中的一些問題復(fù)雜了，但是更加的合理了，const限定符是指上是指一個常量。這個常量在一般的情況下就是限定變量不能修改，但是當這個限定符與引用、指針結(jié)合在一起時，使得很多的問題不在明朗。

1、const與指針

int *ptr；
const int *ciptr；
int const *icptr；
int * const cptr；
const int * const cicptr；

上面是關(guān)于const與指針結(jié)合時的各種情況，這并不只是C++中經(jīng)常遇到的問題，在C語言中也會有類似的討論，雖然const并不是C語言中的關(guān)鍵字。
int * ptr 是指定義一個指向int 類型的指針ptr。
const int *ciptr 是指定義一個指向const int 類型的指針ciptr,這是const 限定的是(* ciptr)，也就是對指針解引用，即const限定的就是數(shù)據(jù)本身，而非指針。所以ciptr是一個指向常int型數(shù)據(jù)的指針。
int const * icptr其實和上面的const int *ciptr是一致的因為const只是一個限定符，在int前還是后都 沒有影響，他限定的仍然是(*icptr)，并不是icptr,也就是icptr也是指向常int型數(shù)據(jù)的指針，也就是說在icptr這個指針看來，它指向的數(shù)據(jù)是常數(shù)，是不能改變的，但是是否真的不能改變，需要依據(jù)實際的類型的分析，只是不能通過這個指針來改變。也就是說該指針是一個自以為自己指向常量的指針。
int * const cptr 這時候我們還是結(jié)合const的位置分析，const限定的是cptr，cptr我們可以知道是一個指針，也就是說const限定的是一個指針，而不是指針指向的數(shù)據(jù)，也就是說這種定義實質(zhì)上是定義一個常指針，也就是指針指向的地址是不變的，也就是cptr是不能被賦值的，不能采用這個指針指向其他的對象或者地址。但是這個地址中的數(shù)據(jù)并不是常數(shù)，是可以改變的，可以通過對*cptr進行修改。這種指針實質(zhì)上也就使得指針的效果大大減小，并不常用。
const int * const cicptr 這種定義結(jié)合上面的分析我們知道是一個指向常量的常指針，也就說這個指針指向的地址是一個常地址，指針不能指向其他的對象或者地址。同時對指針cicptr來說，我指向的這個地址中的內(nèi)容也是不能修改的，是一個常量，是不能修改的，但是該地址的數(shù)據(jù)能否修改還需要進行實際的分析。

2、關(guān)于指針的初始化、賦值的問題
對于const類型的數(shù)據(jù)，如果需要定義指針，這時候只能定義const類型的數(shù)據(jù)，這是為什么呢？因為對于const對象來說，數(shù)據(jù)是肯定不能修改的，如果定義指向非const的指針，程序員可能就會通過指針來修改對象的值，但是const對象是不能被修改的，肯定會出現(xiàn)錯誤。因此const的變量只能采用指向常量的指針來指向。一般來說如果將一個非const指針指向了一個const對象，編譯的過程中就會拋出如下的錯誤：

invalid conversion from ‘const int*’ to ‘int*’

但是對于指向常量的指針并不一定指向的數(shù)據(jù)就是常量，這是一個非常重要的技術(shù)點，指向常量的指針指向的數(shù)據(jù)只是針對這個指針而言，他認為自己指向的數(shù)據(jù)是常量，休想通過他來修改指向的對象。也就是說指向常量的指針在初始化、賦值的時可以初始化或者賦值為非const變量的地址，即可以指向非const的對象，只是不能通過該指針來修改對象罷了。
同時需要注意：對于指向const的指針，初始化過程比較方便，不要求是const對象的地址，可以采用非const對象的地址初始化，甚至還可以采用指向非const的指針直接賦值初始化，這時指針自己認為自己指向的對象是常量。但是不能將指向const的指針直接賦值給指向非const的指針，如果不小心賦值也會出現(xiàn)上面出現(xiàn)的問題。下面參看一段小的代碼，說明其中的一些問題。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main()
{
int num = 20;
const int array_size = 10;

int *pnum = #
const int * cpnum = #
/*const int *指針可以采用int *指針直接初始化*/
const int *csize1 = pnum;

/*但是int * 指針不能采用const int *制作初始化*/
//int *psize = &array_size;
/*const類型數(shù)據(jù)只能采用指向const的指針來指向*/
const int *csize = &array_size;

cout << "Before change..." << endl;
cout << "The num of num = " << num << endl;
cout << "*pnum = " << *pnum << " "
<< "*cpnum = " << *cpnum << " "
<< "csize1 = " << *csize1 << endl;

num = 30;

cout << "After changed..." << endl;
cout << "The num of num = " << num << endl;
cout << "*pnum = " << *pnum << " "
<< "*cpnum = " << *cpnum << " "
<< "csize1 = " << *csize1 << endl;

return 0;
}

從上面的結(jié)果我們可以知道指向const的指針可以采用非const變量的地址進行初始化或者賦值操作，同時也可以采用指向非const指針直接初始化指向const的指針。同時指向const的指針不能賦值給指向非const的指針，會出現(xiàn)const int *不能轉(zhuǎn)換到int *的問題。

3、const與引用
關(guān)于const和引用在一起情況下也存在一些類似于指針的情況，但是畢竟引用相比指針要簡單，這時候情況也比較簡單.但是我認為分析引用應(yīng)該與分析指針是一樣也存在類似的問題。但是引用就只有兩種，非const的引用和const的引用。