C++常量与指针怎么用

发布时间：2022-01-27 15:00:17 作者：iii
来源：亿速云阅读：135

# C++常量与指针怎么用

## 引言

在C++编程中，常量(const)和指针是两个基础但极其重要的概念。理解它们的单独用法以及组合使用方式，对于编写安全、高效且可维护的代码至关重要。本文将深入探讨常量与指针的各种组合形式，通过代码示例展示它们的实际应用场景。

## 1. 基本概念回顾

### 1.1 常量(const)的定义

常量是指在程序运行期间其值不能被修改的变量。使用`const`关键字声明：

```cpp
const int MAX_SIZE = 100;  // 整型常量
const double PI = 3.14159; // 双精度浮点常量

1.2 指针的基础

指针是存储内存地址的变量，通过解引用操作符*访问指向的值：

int value = 42;
int* ptr = &value;  // ptr指向value的地址
cout << *ptr;       // 输出42

2. 常量与指针的组合

常量与指针的组合有四种主要形式，每种形式都有不同的语义和用途。

2.1 指向常量的指针 (Pointer to Constant)

声明方式：const type* ptr
特点：不能通过指针修改指向的值，但指针本身可以指向其他地址

const int* ptr;
int value = 10;
ptr = &value;  // 正确
// *ptr = 20;  // 错误：不能通过ptr修改value

应用场景：函数参数传递时，防止意外修改传入的数据

void printArray(const int* arr, int size) {
    for(int i=0; i<size; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
}

2.2 常量指针 (Constant Pointer)

声明方式：type* const ptr
特点：指针本身的值(存储的地址)不能改变，但可以通过指针修改指向的值

int value1 = 10, value2 = 20;
int* const ptr = &value1;
*ptr = 15;      // 正确：可以修改指向的值
// ptr = &value2; // 错误：不能改变指针的指向

应用场景：需要确保指针始终指向特定对象时

class MyClass {
    int* const data;  // 构造后不能改变指向
public:
    MyClass(int size) : data(new int[size]) {}
    ~MyClass() { delete[] data; }
};

2.3 指向常量的常量指针 (Constant Pointer to Constant)

声明方式：const type* const ptr
特点：既不能通过指针修改指向的值，也不能改变指针的指向

const int* const ptr = &value;
// *ptr = 30;     // 错误：不能修改指向的值
// ptr = &value2; // 错误：不能改变指针指向

应用场景：需要完全保护数据不被修改的情况

const char* const ERROR_MSG = "Fatal error occurred";

2.4 指针与const在参数传递中的区别

void func1(int* p);        // 可以修改p和*p
void func2(const int* p);  // 可以修改p，不能修改*p
void func3(int* const p);  // 不能修改p，可以修改*p
void func4(const int* const p); // 都不能修改

3. 进阶用法与技巧

3.1 常量成员函数中的this指针

在类的常量成员函数中，this指针的类型是const ClassName* const

class MyClass {
    int value;
public:
    int getValue() const {  // 常量成员函数
        // this的类型是 const MyClass* const
        return value;
    }
};

3.2 常量引用与指针的关系

引用本质上是指针的语法糖，常量引用类似于指向常量的指针：

const int& ref = value;  // 类似于 const int* ptr = &value;

3.3 类型安全转换

使用const_cast可以移除const限定，但需谨慎：

const int value = 10;
const int* p = &value;
int* q = const_cast<int*>(p);  // 移除const限定
// *q = 20;  // 未定义行为，可能导致运行时错误

4. 实际应用案例

4.1 字符串处理函数

标准库中的字符串函数大量使用const指针：

size_t strlen(const char* str);  // 不修改传入的字符串
char* strcpy(char* dest, const char* src); // 不修改源字符串

4.2 容器类的迭代器

STL容器的const_iterator类似于指向常量的指针：

vector<int> vec = {1, 2, 3};
vector<int>::const_iterator it = vec.begin();
// *it = 10;  // 错误：不能通过const迭代器修改元素

4.3 多级指针与const

多级指针的const限定需要特别注意：

const char** pp;    // 指向const char*的指针
char* const* pp;    // 指向char*的常量指针
char** const pp;    // 指向char*的常量指针
const char* const* pp; // 指向const char*的常量指针

5. 常见错误与陷阱

误解const位置：

const int* p1;  // 指向const int的指针
int const* p2;  // 同上，等价写法
int* const p3;  // 指向int的常量指针

尝试修改常量数据：

const int value = 42;
int* p = (int*)&value;  // C风格强制转换
*p = 43;  // 未定义行为

函数返回局部变量的指针：

const char* getMessage() {
   char msg[] = "Hello";
   return msg;  // 错误：返回局部数组的指针
}

6. 最佳实践建议

默认使用const，除非确实需要修改变量
函数参数尽量使用const指针或引用，表明不修改参数
避免使用const_cast，除非在必要时与遗留代码交互
对于字符串字面量，总是使用const char*

使用类型别名简化复杂的const指针声明：


using IntPtr = int*;
using ConstIntPtr = const int*;

结论

掌握C++中常量与指针的各种组合形式，能够帮助开发者编写出更安全、更清晰的代码。理解const在不同位置的语义差异，可以避免许多常见的编程错误。在实际开发中，应当根据具体需求选择合适的const和指针组合，平衡代码的灵活性和安全性。

记住：const不仅是一种语法限制，更是表达程序设计意图的重要工具。合理使用const可以让代码”自文档化”，减少潜在的错误，并提高代码的可维护性。 “`

这篇文章约2100字，详细介绍了C++中常量与指针的各种组合用法，包括基础概念、四种主要组合形式、进阶技巧、实际案例、常见错误和最佳实践。内容采用Markdown格式，包含代码示例和清晰的层次结构，适合作为技术博客或开发文档。