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常值

C++ 定義了一套完善的只讀量定義方法，被常量修飾符 const 修飾的對象或類型都是隻讀量，只讀量的內存存儲與一般變量沒有任何區別，但是編譯器會在編譯期進行衝突檢查，避免對只讀量的修改。因此合理使用 const 修飾符可以增加代碼健壯性。

常類型

在類型的名字前增加 const 修飾會將該類型的變量標記為不可變的。具體使用情況有常量和常引用（指針）兩種。

常量

這裏的常量即常變量，指的是 const 類型的變量（而不是標題裏泛指的只讀量）。常類型量在聲明之後便不可重新賦值，也不可訪問其可變成員，只能訪問其常成員。常成員的定義見後文。

類型限定符

C++ 中類型限定符一共有三種：常量（const）、可變（mutable）和易變（volatile），其中默認情況下是可變變量，聲明易變變量的情形是為了刻意避免編譯器優化。

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const int a = 0;  // a 的類型為 const int

// a = 1; // 報錯，不能修改常量

常引用、常指針

常引用和常指針也與常量類似，但區別在於他們是限制了訪問，而沒有更改原變量的類型。

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int a = 0;
const int b = 0;

int *p1 = &a;
*p1 = 1;
const int *p2 = &a;
// *p2 = 2; // 報錯，不能通過常指針修改變量
// int *p3 = &b; // 報錯，不能用普通指針指向 const 變量
const int *p4 = &b;

int &r1 = a;
r1 = 1;
const int &r2 = a;
// r2 = 2; // 報錯，不能通過常引用修改變量
// int &p3 = b; // 報錯，不能用普通引用指向 const 變量
const int &r4 = b;

另外需要區分開的是「常類型指針」和「常指針變量」（即常指針、指針常量），例如下列聲明

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int* const p1;        // 類型為int的常指針，需要初始化
const int* p2;        // 類型為const int的指針
const int* const p3;  // 類型為const int的常指針

int (*f1)(int);  // 普通的函數指針
// int (const *f2)(int); // 指向常函數的指針，不可行
int (*const f3)(int) = some_func;  // 指向函數的常指針，需要初始化
int const* (*f4)(int);             // 指向返回常指針的函數指針
int const* (*const f5)(int) = some_func;  // 指向返回常指針的函數的常指針

我們把常類型指針又稱 底層指針、常指針變量又稱 頂層指針。

另外，C++ 中還提供了 const_cast 運算符來強行去掉或者增加引用或指針類型的 const 限定，不到萬不得已的時候請不要使用這個關鍵字。

常參數

在函數參數裏限定參數為常類型可以避免在函數里意外修改參數，該方法通常用於引用參數。此外，在類型參數中添加 const 修飾符還能增加代碼可讀性，能區分輸入和輸出參數。

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void sum(const std::vector<int> &data, int &total) {
  for (auto iter = data.begin(); iter != data.end(); ++iter)
    total += *iter;  // iter 是 const 迭代器，解引用後的類型是 const int
}

常成員

常成員指的是類型中被 const 修飾的成員，常成員可以用來限制對常對象的修改。其中，常成員變量與常量聲明相同，而常成員函數聲明方法為在成員函數聲明的 末尾（參數列表的右括號的右邊）添加 const 修飾符。

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#include <iostream>

struct ConstMember {
  const int *p;  // 常類型指針成員
  int *const q;  // 常指針變量成員
  int s;

  void func() { std::cout << "General Function" << std::endl; }

  void constFunc1() const { std::cout << "Const Function 1" << std::endl; }

  void constFunc2(int ss) const {
    // func(); // 常成員函數不能調用普通成員函數
    constFunc1();  // 常成員函數可以調用常成員函數

    // s = ss; // 常成員函數不能改變普通成員變量
    // p = &ss; // 常成員函數不能改變常成員變量
  }
};

int main() {
  const int a = 1;
  int b = 1;
  struct ConstMember c = {.p = &a, .q = &b};  // 指派初始化器是C++20中的一種語法
  // *(c.p) = 2; // 常類型指針無法改變指向的值
  c.p = &b;    // 常類型指針可以改變指針指向
  *(c.q) = 2;  // 常指針變量可以改變指向的值
  // c.q = &a; // 常指針變量無法改變指針指向
  const struct ConstMember d = c;
  // d.func(); // 常對象不能調用普通成員函數
  d.constFunc2(b);  // 常對象可以調用常成員函數
  return 0;
}

常表達式 constexpr（C++11）

另請參閲 常值：常表達式 constexpr（C++11）

constexpr 説明符的作用是聲明可以在編譯時求得函數或變量的值，它的行為和 C 語言中的 const 關鍵字是一致的，會將變量結果直接編譯到棧空間中。constexpr 還可以用來替換宏定義的常量，規避 宏定義的風險。constexpr 修飾的是變量和函數，而 const 修飾的是類型。

Note

實際上把 const 理解成 "readonly"，而把 constexpr 理解成 "const" 更加直觀。

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constexpr int a = 10;  // 直接定義常量

constexpr int FivePlus(int x) { return 5 + x; }

void test(const int x) {
  std::array<x> c1;            // 錯誤，x在編譯期不可知
  std::array<FivePlus(6)> c2;  // 可行，FivePlus編譯期可以推斷
}

參考資料

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