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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(wèn)題也不大，因?yàn)殄e(cuò)大發(fā)了會(huì)崩，崩了自然會(huì)被修正，不崩自然也就沒(méi)事。但作為一個(gè)有追求的專(zhuān)業(yè)程序員，自當(dāng)聞過(guò)則喜，搞清楚弄明白。

一、const

C語(yǔ)言的const用法

先講const，這玩意兒怎么翻譯我也拿不準(zhǔn)，C語(yǔ)言中該關(guān)鍵字的用法比較簡(jiǎn)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(yùn)行過(guò)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(guò)p去修改p指向?qū)ο蟮膬?nèi)容，另一方面只能通過(guò)p調(diào)用T類(lèi)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(shí)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(guò)p修改它指向的對(duì)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(yǔ)言中const修飾參數(shù)反映的含義同上所述

小結(jié)：C語(yǔ)言中，const的用法差不多就這些，比較簡(jiǎn)單。

C++擴(kuò)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(yùn)行中不可修改;如果是const整型，則可以C++11標(biāo)準(zhǔn)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(huì)修改默認(rèn)參數(shù)this的成員變量，如果修改會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。

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(yǔ)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(yǔ)義和約束差不多。

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

[4] C++中對(duì)const修飾指針的補(bǔ)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?yàn)閏onst成員函數(shù)相當(dāng)于承諾不會(huì)修改this的成員變量，而該承諾會(huì)被編譯器檢查，如果沒(méi)有履行承諾，則編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。而const Foo* f意味著不能通過(guò)f去修改f指針指向變量的內(nèi)部值。

通過(guò)f->data = 1的方式肯定是不行。

另一方面，你只能通過(guò)f去調(diào)用它的const成員函數(shù)，因?yàn)閏onst成員函數(shù)的語(yǔ)義就是不會(huì)修改this的值，編譯器很容易執(zhí)行這個(gè)校驗(yàn)。

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?yàn)樾螀⑹菍?shí)參的副本，所以const修飾普通參數(shù)其實(shí)沒(méi)什么意義，我們著重講講const修飾指針/引用參數(shù)。

比如標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù)strcpy的簽名：char *strcpy(char * dst, const char * src);

dst表示目標(biāo)地址，src表示源串，const修飾了源串，這是因?yàn)閺脑创截惖侥繕?biāo)串，不需要修改源串內(nèi)容，這相當(dāng)于向strcpy調(diào)用者承諾：

放心大膽的調(diào)用吧，strcpy函數(shù)實(shí)現(xiàn)保證不會(huì)修改src的內(nèi)容，編譯器會(huì)執(zhí)行這種檢查。

這樣，在review代碼的時(shí)候，如果想追蹤src在哪里被修改了，當(dāng)看到strcpy的簽名，就不用打開(kāi)函數(shù)去看實(shí)現(xiàn)，只要不違背承諾，肯定不是這個(gè)函數(shù)內(nèi)改動(dòng)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(shí)參，也可以傳char*實(shí)參，因?yàn)閰?shù)const char*是更強(qiáng)的承諾。

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

因?yàn)閟trcpy不承諾不修改dst，是一個(gè)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(shí)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(yǔ)法技巧，一般開(kāi)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(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，它用來(lái)去掉const屬性，比如：

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

const_cast的作用跟強(qiáng)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(shuō)const_cast幾乎都反應(yīng)接口設(shè)計(jì)有問(wèn)題

程序設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)里借助強(qiáng)制去掉const屬性。

首先，這樣做是危險(xiǎn)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(qiáng)轉(zhuǎn)+修改，則會(huì)導(dǎo)致程序crash。

其次，這樣做是分裂的，因?yàn)槟慵觕onst修飾相當(dāng)于讓編譯器幫你執(zhí)行檢查，以便在你違背承諾的時(shí)候通過(guò)編譯期檢查報(bào)錯(cuò)提醒你，但在它真正向你報(bào)錯(cuò)的時(shí)候，你又說(shuō)別管啦，老子就是要蠻干。

const_cast或者通過(guò)c風(fēng)格強(qiáng)轉(zhuǎn)，基本上都暴露出設(shè)計(jì)上的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)良好的程序基本上不需要const強(qiáng)轉(zhuǎn)。因?yàn)閏onst約束在調(diào)用鏈會(huì)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(qiáng)轉(zhuǎn)的錯(cuò)誤源頭，這可能會(huì)多費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，但它是值得的。

三、constexpr

const沒(méi)有區(qū)分編譯期常量和運(yùn)行期常量，constexpr是C++11開(kāi)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(jì)者帶來(lái)了更多的限制，比如通常只能通過(guò)return 三目運(yùn)算符+遞歸來(lái)計(jì)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(yǔ)句，方便了更靈活的計(jì)算。

這里我們主要講constexpr和const的區(qū)別。

constexpr可以用來(lái)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(shuō)是告訴編譯器 “請(qǐng)大膽地將我看成編譯時(shí)就能得出常量值的表達(dá)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(jì)算出的值10而無(wú)需等到運(yùn)行時(shí)再去計(jì)算。

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

constexpr還有另外一個(gè)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(huì)被程序員欺騙，而編譯器并不會(huì)對(duì)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(huà)一般而言都是錯(cuò)的，但用在const/constexpr卻很正確，因?yàn)槭褂胏onst/constexpr基本上都會(huì)讓你的程序更健壯、更快，const修飾的整型變量，在gcc開(kāi)優(yōu)化選項(xiàng)的時(shí)候，有可能被直接編譯到匯編代碼指令，而非生成一個(gè)變量，而constexpr的優(yōu)化作用在前面一節(jié)已經(jīng)闡述。

與之對(duì)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(jì)上的問(wèn)題。

就醬，信不信隨你!