C++: Const Pointer

在 2010-09-26 原作基础上修改。日期改到 2015-03-26 使本文进入 C++ 文章群落，方便查阅。

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1. pointer to const

首先确定一点：int const i; 与 const int i; 是一样的，都是定义一个 read-only 的 int i。

所以 int const *p; 与 const int *p; 也是一样的，都是定义一个 read-only 的 int *p。我们称这样的 p 为 pointer to const

这里有几点需要注意：

#include <stdio.h>  
  
int main() {  
	int i1 = 30;  
	int i2 = 40;  
	const int *p = &i1;  
	  
	p = &i2; 			// OK
	i2 = 80;  
	printf("%d\n", *p); // output: 80  
	  
	*p = 100; 			// ERROR. assignment of read-only location '*p'
}

1. *p read-only，并不是 p read-only，所以 p 的值是可以改的（p = &i2;）
2. &i1 只是一个 int *，所以把一个 int * 赋值给 const int * 是可以的（const int *p = &i1;）
3. p = &i2; 之后，对 &i2 这块地址的访问就有两种方式，一是非 const 的 i2，二是 const 的 *p，所以可以有 i2 = 80;，而不能有 *p = 100;

2. const pointer

int* const p; 是定义了一个 read-only 的 p，所以假如有 int* const p = &i1; 之后，就不能再有 p = &i2;了。但是 *p 的值是可以随便改的。我们称这样的 p 为 const pointer

3. const pointer to const

const int* const p; 就是说 p 和 *p 都是 read-only，结合 1 和 2 即可得它的特性。

4. 大实验

class T { };
  
int main() {  
	T t1, t2;
	const T ct;
	
	T* pt = &t1;		//  pt: pointer to T
	const T* pct = &ct; // pct: pointer to const T
	T* const cpt = &t2; // cpt: const pointer to T
	
	pt = pct; 	// ERROR. invalid conversion from 'const T*' to 'T*' 
	pt = cpt; 	// OK
	
	pct = pt; 	// OK
	pct = cpt; 	// OK
	
	// 因为是 const 所以无法二次赋值
	cpt = pt;	// ERROR. assignment of read-only variable 'cpt'
	cpt = pct;	// ERROR. assignment of read-only variable 'cpt'
}

class T { };

int main() {
	T t;
	const T ct;
	
	T* pt = &t;			//  pt: pointer to T
	const T* pct = &ct; // pct: pointer to const T
	
						// cpt: const pointer to T
	T* const cpt = pt;	// OK
	T* const cpt = pct; // ERROR. invalid conversion from 'const T*' to 'T*'
}

class T { };

void foo(T* pt) { /* do nothing */ }
void bar(const T* pct) { /* do nothing */ }
void baz(T* const cpt) { /* do nothing */ }

int main() {
	T t1, t2;
	const T ct;
	
	T* pt = &t1;		//  pt: pointer to T
	const T* pct = &ct; // pct: pointer to const T
	T* const cpt = &t2; // cpt: const pointer to T
	
	foo(pct); 	// ERROR. invalid conversion from 'const T*' to 'T*'
	foo(cpt);	// OK
	
	bar(pt); 	// OK
	bar(cpt);	// OK
	
	baz(pt);	// OK
	baz(pct);	// ERROR. invalid conversion from 'const T*' to 'T*'
}

• 不能把 const T* 赋值给一个 T*
  • 反过来把 T* 赋值给一个 const T* 是可以的
  • 这一点和 C++: Const Reference 是相反的
• 不能把 const T* 实参传给一个 T* 形参
  • 反过来把 T* 实参传给一个 const T* 形参是可以的
  • 这一点和 C++: Const Reference 是类似的
• T* const 除了 const 特性外，与 T* 性质是一样的（同上述 4 条）

class T {
public:
	int i;
	void modify();
	T(int i);
};

T::T(int i) {
	this->i = i;
}

void T::modify() {
	i++;
}

int main() {
	T t(1);
    const T ct(3);
    
    const T* pct1 = &ct;
    const T* pct2 = &t;	
    
    t.modify();		// OK
    ct.modify();	// ERROR. passing 'const T' as 'this' argument of 'void T::modify()' discards qualifiers
    pct1->modify();	// ERROR. passing 'const T' as 'this' argument of 'void T::modify()' discards qualifiers
    pct2->modify();	// ERROR. passing 'const T' as 'this' argument of 'void T::modify()' discards qualifiers
}

• const T 本身的值不能改
• 即使你是把一个 T*（&t）赋给一个 const T*（pct2），你也不能通过这个 const T* 去修改它的值，虽然你可以用 T* 直接去修改（t.modify();）
  • 由此看来，const T* 其实是一种契约精神！（说不能改就不能改）
  • 这一点和 C++: Const Reference 是相同的

5. 特殊情况

5.1 Force assignment with casting

前面有讲：不能把 const T* argument 传给一个 T* parameter

However, you can always use a cast to force such an assignment, but this is bad programming practice because you are then breaking the constness of the object, along with any safety promised by the const.

//: C08:PointerAssignment.cpp
const int e = 2;
int* w = (int*)&e; 	// Legal but bad practice

int main() {}

5.2 Character array literals

“不能把 const T* 赋值给一个 T*” 还有一个例外就是 char* cp = "howdy";：

• With char* cp = "howdy";, a character array literal ("howdy" in this case) is created by the compiler as a constant character array, and the result of the quoted character array is its starting address in memory.
• However, if you try to change the values in a character array literal, the behavior is undefined, although it will probably work on many machines.
• If you want to be able to modify the string, put it in an array: char cp[] = "howdy";（这和上式有个毛的区别！）