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C++中const的實現機制深入分析

編輯:C++入門知識
問題
C語言以及C++語言中的const究竟表示什麼?其具體的實現機制又是如何實現的呢? 本文將對這兩個問題進行一些分析,簡單解釋const的含義以及實現機制。

問題分析
簡單的說const在C語言中表示只讀的變量,而在C++語言中表示常量。關於const在C與C++語言中的使用以及更多的區別,以後有時間另開一貼說明。

那麼const究竟是如何實現的呢? 對於聲明為const的內置類型,例如int,short,long等等,編譯器會如何實現const的本意?那麼對於非內置類型是否也是與內置數據類型一樣處理呢,例如對於結構體類型則會怎樣處理呢?下面通過幾個小例子來說明這些問題:
C語言const示例
代碼如下:

const int i=10;
int *p=(int *)(&i);
*p=20;
printf("i=%d *p=%d \n",i,*p);

猜一猜輸出結果是什麼? i=20 *p=20
C++語言const示例1:
代碼如下:

const int i=10;
int *p=const_cast<int *>(&i);
*p=20;

cout<<"i="<<i<<" *p="<<*p<<endl;

輸出結果是 i=10 *p=20
C++語言const示例2:
代碼如下:

struct test{
int j;
char tmp;
test()
{
j=30;
tmp='a';
}
};
int main(int argc, char* argv[])
{
const struct test t1;
int *q=(int *)(&t1.j);
*q=40;
cout<<"j="<<t1.j<<" *q="<<*q<<endl;
return 0;
}

輸出結果是 j=40 *q=40

示例結果分析
看到上面三組輸出結果,有沒有感到很詭異:
問題1,對於const int類型的變量i,C語言中通過指針p修改了值後,i變成了20;而在C++中,通過指針p修改了值後,i仍然是10。
問題2,C++語言中 const struct test的元素j通過指針q被改變了,為何const int 與 const struct test的反應機制不同?

針對問題1,我們知道C語言中const表示只讀的變量,既然把const看成是變量,那麼其在內存中就會有存儲他的空間,並且可以通過指針間接的改變該內存空間的值,當通過指針p改變該內存中的值後,再獲取i的值的時候,會訪問該空間,得到的是被改變後的值。而C++把const看做常量,編譯器會使用常數直接替換掉對i的引用,例如cout<<i; 會理解成cout<<10; 並不會去訪問i的內存地址去取數據,這裡有點像是C語言裡的宏#define i 10。因此C++裡i會輸出10,而*p會輸出20.

針對問題2,C++語言中只是對於內置數據類型做常數替換,而對於像結構體這樣的非內置數據類型則不會。因為結構體類型不是內置數據類型,編譯器不知道如何直接替換,因此必須要訪問內存去取數據,而訪問內存去取數據必然會取到被指針q改變後的值,因此會造成與C++中const int類型完全不一樣的處理模式。

小結
C語言與C++有很多的區別與聯系,const只是其中一個方面,對於const的理解和使用是編程的基礎,需要熟練掌握。
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