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  • C++ 中的 const、引用和指针的深入分析

    1,关于 const 的疑问:

        1,const 什么时候为只读变量,什么时候是常量;

           1,const 从 C 到 C++ 进化的过程中得到了升级,const 在 C++ 中不仅仅像在 C 中声明一个只读变量,其在 C++ 中完全可以得到一个常量;

     

    2,const 常量的判别准则:

        1,只有用字面量初始化的 const 常量才会进入符号表;

           1,这里是字面量初始化 const 常量,不是 const 常引用;

           2,得到了真正意义上的常量;

        2,使用其他变量初始化的 const 常量仍然是只读变量;

           1,编译器在编译期间不可能知道变量初始化时候的值;

           2,得到只读变量;

        3,被 volatile 修饰的 const 常量不会进入符号表;

           1,volatile 表示声明的标识符是易变的;

           2,这个可能的易变性也许不在当前编译的文件中,发生在外部;

           3,外部相当于在其它文件中,比如多线程、中断等;

           4,每次访问 volatile 修饰的标识符时,因为是易变的,所以应该到内存中直接读取;

           5,意味着被 volatile 修饰的标识符不可能进入符号表;

           6,意味着当 volatile 和 const 同时修饰一个标识符时,得到的是只读变量,不可能进入符号表;

           7,const 此时的意义说明在当前的文件或者当前的作用域当中,volatile 和 const 一起修饰的标识符不能出现在赋值符号的左边;

     (4),在编译期间不能直接确定初始值的 const 标识符,都被作为只读变量处理;

     

    3,const 引用的类型与初始化变量的类型:

        1,相同:初始化变量成为只读变量;

        2,不同:生成一个新的只读变量;

     

    4,const 典型问题分析编程实验:

        1,main.cpp 文件:

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 int main()
     4 {
     5     const int x = 1;//直接得到值,进入符号表,但是还是会为 x 分配空间,只不过这个空间 x 没有用而已;
     6     const int& rx = x;//rx代表只读变量,这个变量是编译器为x分配而没有使用的空间;引用代表变量的别名,而变量代表一段内存空间的别名,所以引用代表一段内存空间的别名;
     7     
     8     int& nrx = const_cast<int&>(rx);  //消除 rx只读属性,和rx 代表的内存空间相同;
     9     
    10     nrx = 5;
    11     
    12     printf("x = %d
    ", x);
    13     printf("rx = %d
    ", rx);
    14     printf("nrx = %d
    ", nrx);
    15     printf("&x = %p
    ", &x);
    16     printf("&rx = %p
    ", &rx);
    17     printf("&nrx = %p
    ", &nrx);
    18     
    19     volatile const int y = 2;  // 只读变量;
    20     int* p = const_cast<int*>(&y); //y被 const修饰,取到的地址也有 const 属性,这里将地址只读属性去掉;
    21     
    22     *p = 6;
    23     
    24     printf("y = %d
    ", y);
    25     printf("p = %p
    ", p);
    26     
    27     const int z = y;  // y 是变量,得到只读变量;
    28     
    29     p = const_cast<int*>(&z);
    30     
    31     *p = 7;
    32     
    33     printf("z = %d
    ", z);
    34     printf("p = %p
    ", p);
    35     
    36     char c = 'c';
    37     char& rc = c;
    38     const int& trc = c;  // char 类型默认转换为 int;const 引用初始化类型不同,将得到新的只读变量,所以改变 rc 和 trc 没有丝毫关系;
    39     
    40     rc = 'a';
    41     
    42     printf("c = %c
    ", c);
    43     printf("rc = %c
    ", rc);
    44     printf("trc = %c
    ", trc);
    45     printf("&c = %p
    ", &c);
    46     printf("&rc = %p
    ", &rc);
    47     printf("&trc = %p
    ", &trc);
    48     
    49     return 0;
    50 }

        2,输出结果:

     1 x = 1  // 进入符号表,编译期间就是 1;
     2 rx = 5
     3 nrx = 5
     4 &x = 0xbfb1a708//为const修饰的标识符分配空间,通过指针或引用使用;
     5 &rx = 0xbfb1a708
     6 &nrx = 0xbfb1a708
     7 y = 6
     8 p = 0xbfb1a6fc
     9 z = 7
    10 p = 0xbfb1a6f4
    11 c = a
    12 rc = a
    13 trc = c  // 原始的赋值结果;
    14 &c = 0xbfd1242f
    15 &rc = 0xbfd1242f
    16 &trc = 0xbfd12408  // 新开辟的空间;

     

    5,关于引用的疑问:

        1,引用与指针有什么关系,如何理解“引用的本质就是指针常量”;

     

    6,指针和引用分析:

        1,指针是一个变量:

           1,值为一个内存地址,不需要初始化,可以保存不同的地址;

           2,通过指针可以访问对应内存地址中的值;

           3,指针可以被 const 修饰成为常量或者只读变量;

        2,引用只是一个变量的新名字:

           1,对引用的操作(赋值,取地址等)都会传递到代表的变量上;

               1,新名字是一段内存空间的代号;

               2,引用是给已经存在的合法内存空间一个新的代号;

           2,const 引用使其代表的变量具有只读属性;

           3,引用必须在定义时初始化,之后无法代表其它变量;

               1,身份证号代表一个人,不能复用;

               2,一个车牌号就代表一个车,不能复用;

               3,因为是指针常量,所以不能代表其它变量;

     

    7,从 C++ 不同角度分析引用:

        1,从使用 C++ 语言的角度来看:

           1,引用与指针没有任何的关系;

           2,引用是变量的新名字,操作引用就是操作对应的变量;

        2,从 C++ 编译器的角度来看:

           1,为了支持新概念,“引用”必须要一个有效的解决方案;

           2,在编译器内部,使用指针常量来实现“引用”;

           3,因此“引用”在定义时必须初始化;

     

    8,在工程项目开发中:

        1,当进行 C++ 编程时,直接站在使用的角度看待引用,与指针毫无关系,引用就是变量的别名;

        2,当对 C++ 代码进行调试分析时,一些特殊情况,可以考虑站在 C++ 编译器角度看待引用;

        3,下面代码正确吗?

    1 int a = 1;
    2 int b = 2;
    3 int* pc = new int(3);
    4 int& array[] = [a, b, *pc];

     

    9,引用典型问题分析编程实验:

        1,main.cpp 文件:

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 int a = 1;
     4 
     5 struct SV
     6 {
     7     int& x;
     8     int& y;
     9     int& z;
    10 };
    11 
    12 int main()
    13 {
    14     int b = 2;
    15     int* pc = new int(3);
    16     SV sv = {a, b, *pc};  // 结构体中的每个元素是引用就可以;
    17     // int& array[] = {a, b, *pc}; //数组中的每个元素是引用就不可以;error: declaration of ‘array’ as array of references; C++ 天生要支持 C 语言,C 语言中数组中的每个元素在内存中是顺序存放的,地址是递增的,所以在 C++ 中也要兼容这个特性,而在 C++ 中唯有引用数组破快了这个特性,所以说 C++ 中不支持引用数组;&array[1] - &array[0] = ?  Expected ==> 4;
    18     
    19     printf("&sv.x = %p
    ", &sv.x);
    20     printf("&sv.y = %p
    ", &sv.y);
    21     printf("&sv.z = %p
    ", &sv.z);
    22     
    23     delete pc;
    24     
    25     return 0;
    26 }

       2,输出结果:

          &sv.x = 0x804a020

       &sv.y = 0xbffe92bc

       &sv.z = 0x9f97008

        3,在开发中遇到奇怪的 bug,要站在编译器的角度考虑问题;

     

    10,小结:

        1,指针是一个变量;

        2,引用是一个变量的新名字;

        3,const 引用能够生成新的只读变量;

        4,在编译器内部使用指针常量实现“引用”;

           1,C++ 中为了兼容 C 语言中的所有特性,放弃了引用数组,这样会使得相邻元素的地址之差不是期望的;

        5,编译时不能直接确定初始值的 const 标识符都是只读变量;

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