const令人贊嘆之處就是：你可以通過它來指定一個(gè)語(yǔ)義上的約束——一個(gè)特定的不能夠更改的對(duì)象——這一約束由編譯器來保證。通過一個(gè)const，你可以告訴編譯器和其他程序員，你的程序中有一個(gè)數(shù)值需要保持恒定不變。不管何時(shí)，當(dāng)你需要這樣一個(gè)數(shù)時(shí)，你都應(yīng)確保對(duì)這一點(diǎn)做出聲明，因?yàn)檫@樣你便可以讓編譯器來協(xié)助你確保這一約束不被破壞。
const關(guān)鍵字的用途十分廣泛。在類的外部，你可以利用它定義全局的或者名字空間域的常量（參見條目2），也可以通過添加static關(guān)鍵字來定義文件、函數(shù)、或者程序塊域的對(duì)象。在類的內(nèi)部，你可以使用它來定義靜態(tài)的或者非靜態(tài)的數(shù)據(jù)成員。對(duì)于指針，你可以指定一個(gè)指針是否是const的，其所指的數(shù)據(jù)是否是const的，或者兩者都是const，或者兩者都不是。
char greeting[] = "Hello";
char *p = greeting; // 非const指針，非const數(shù)據(jù)
const char *p = greeting; // 非const指針，const數(shù)據(jù)
char * const p = greeting; // const指針，非const數(shù)據(jù)
const char * const p = greeting; // const指針，const數(shù)據(jù)
這樣的語(yǔ)法乍一看反復(fù)無(wú)常，實(shí)際上并非如此。如果const關(guān)鍵字出現(xiàn)在星號(hào)的左邊，那么指針?biāo)赶虻木褪且粋€(gè)常量；如果const出現(xiàn)在星號(hào)的右邊，那么指針本身就是一個(gè)常量；如果const同時(shí)出現(xiàn)在星號(hào)的兩邊，那么兩者就都是常量。
當(dāng)指針?biāo)傅膬?nèi)容為常量時(shí)，一些程序員喜歡把const放在類型之前，其他一些人則喜歡放在類型后邊，但要在星號(hào)的前邊。這兩種做法沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，所以下邊給出的兩個(gè)函數(shù)聲明的參數(shù)類型實(shí)際上是相同的：
void f1(const Widget *pw); // f1傳入一個(gè)指向 Widget對(duì)象常量的指針
void f2(Widget const *pw); // f2也一樣
由于這兩種形式在實(shí)際代碼中都會(huì)遇到，所以二者你都要適應(yīng)。
STL迭代器是依照指針模型創(chuàng)建的，所以說iterator更像一個(gè)T*指針。把一個(gè)iterator聲明為 const的更像是聲明一個(gè)const指針（也就是聲明一個(gè)T* const指針）：iterator不允許指向不同類型的內(nèi)容，但是其所指向的內(nèi)容可以被修改。如果你希望一個(gè)迭代器指向某些不能被修改的內(nèi)容（也就是指向const T*的指針），此時(shí)你需要一個(gè)const_iterator：
std::vector<int> vec;
...
const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin();
// iter就像一個(gè)T* const
*iter = 10; // 正確，可以改變iter所指向的內(nèi)容
++iter; // 出錯(cuò)！Iter是一個(gè)const
std::vector<int>::const_iterator cIter = vec.begin();
// cIter就像一個(gè)const T*
*cIter = 10; // 出錯(cuò)！*cIter是一個(gè)const
++cIter; // 正確，可以改變cIter
const在函數(shù)聲明方面還有一些強(qiáng)大的用途。在一個(gè)函數(shù)聲明的內(nèi)部，const可以應(yīng)用在返回值、單個(gè)參數(shù)，對(duì)于成員函數(shù)，可以將其本身聲明為const的。
讓函數(shù)返回一個(gè)常量通常可以在兼顧安全和效率問題的同時(shí)，減少客戶產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能。好比有理數(shù)乘法函數(shù)（operator*）的聲明，更多信息請(qǐng)參見條目24。
class Rational { ... };
const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
很多程序員在初次到這樣的代碼時(shí)都不會(huì)正眼看一下。為什么operator*要返回一個(gè)const對(duì)象呢？這是因?yàn)槿绻皇沁@樣，客戶端將會(huì)遇到一些不愉快的狀況，比如：
Rational a, b, c;
...
(a * b) = c; // 調(diào)用operator= 能為a*b的結(jié)果賦值！
我不知道為什么一些程序員會(huì)企圖為兩個(gè)數(shù)的乘積賦值，但是我確實(shí)知道好多程序員的初衷并非如此。他們也許僅僅在錄入的時(shí)候出了個(gè)小差錯(cuò)（他們的本意也許是一個(gè)布爾型的表達(dá)式）：
if (a * b = c) ... // 啊哦…本來是想進(jìn)行一次比較！
如果a和b是內(nèi)建數(shù)據(jù)類型，那么這樣的代碼很明顯就是非法的。避免與內(nèi)建數(shù)據(jù)類型不必要的沖突，這是一個(gè)優(yōu)秀的用戶自定義類型的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之一（另請(qǐng)參見條目18），而允許為兩數(shù)乘積賦值這讓人看上去就很不必要。如果將operator*的返回值聲明為const的則可以避免這一沖突，這便是要這樣做的原因所在。
const參數(shù)沒有什么特別新鮮的——它與局部const對(duì)象的行為基本一致，你在應(yīng)該在必要的時(shí)候盡可能使用它們。除非你需要更改某個(gè)參數(shù)或者局部對(duì)象，其余的所有情況都應(yīng)聲明為const。這僅僅需要你多打六個(gè)字母，但是它可以使你從惱人的錯(cuò)誤（比如我們剛才見到的“我本想打’==’但是卻打了’=’”）中解放出來。
const成員函數(shù)
對(duì)成員函數(shù)使用const的目的是：指明哪些成員函數(shù)可以被const對(duì)象調(diào)用。這一類成員函數(shù)在兩層意義上是十分重要的。首先，它們使得類的接口更加易于理解。很有必要了解哪些函數(shù)可以對(duì)對(duì)象做出修改而哪些不可以。其次，它們的出現(xiàn)使得與const對(duì)象協(xié)同工作成為可能。這對(duì)于高效編碼來說是十分關(guān)鍵的一個(gè)因素，這是由于（將在條目20中展開解釋）提高C++程序性能的一條最基本的途徑就是：傳遞對(duì)象的const引用。使用這一技術(shù)需要一個(gè)前提：就是必須要有const成員函數(shù)存在，只有它們能夠處理隨之生成的const對(duì)象。
如果若干成員函數(shù)之間的區(qū)別僅僅為“是否是const的”，那么它們也可以被重載。很多人都忽略了這一點(diǎn)，但是這是C++的一個(gè)重要特征。請(qǐng)觀察下面的代碼，這是一個(gè)文字塊的類：
class TextBlock {
public:
...
const char& operator[](std::size_t position) const
{ return text[position]; } // operator[] ：用于const對(duì)象
char& operator[](std::size_t position)
{ return text[position]; } // operator[] ：用于非const對(duì)象
private:
std::string text;
};
TextBlock的operator[]可以這樣使用：
TextBlock tb("Hello");
std::cout << tb[0]; // 調(diào)用非const的TextBlock::operator[]
const TextBlock ctb("World");
std::cout << ctb[0]; // 調(diào)用 const的TextBlock::operator[]
順便說一下，在真實(shí)的程序中，const對(duì)象在大多數(shù)情況下都以“傳遞指針”或“傳遞const引用”的形式出現(xiàn)。 上面的ctb的例子純粹是人為的，而下面的例子在真實(shí)狀況中常會(huì)出現(xiàn)：
void print(const TextBlock& ctb) // 在這個(gè)函數(shù)中ctb是const的
{
std::cout << ctb[0]; // 調(diào)用const的TextBlock::operator[]
...
}
通過對(duì)operator[]的重載以及為每個(gè)版本提供不同類型的返回值，你便可以以不同的方式處理const的或者非const的TextBlock：
std::cout << tb[0]; // 正確：讀入一個(gè)非const的TextBlock
tb[0] = 'x'; // 正確：改寫一個(gè)非const的TextBlock
std::cout << ctb[0]; // 正確：讀入一個(gè)const的TextBlock
ctb[0] = 'x'; // 錯(cuò)誤! 不能改寫const的TextBlock
請(qǐng)注意，這一錯(cuò)誤只與所調(diào)用的operator[]的返回值的類型有關(guān)，然而對(duì)operator[]調(diào)用本身的過程則不會(huì)出現(xiàn)任何問題。錯(cuò)誤出現(xiàn)在企圖為一個(gè)const char&賦值時(shí)，這是因?yàn)?span style="font-family:"Courier New";">const char&是operator[]的const版本的返回值類型。
同時(shí)還要注意的是，非const的operator[]的返回值是一個(gè)char的引用，而不是char本身。如果operator[]真的簡(jiǎn)單的返回一個(gè)char，那么下面的語(yǔ)句將不能正確編譯：
這是因?yàn)?，企圖修改一個(gè)返回內(nèi)建數(shù)據(jù)類型的函數(shù)的返回值根本都是非法的。即使假設(shè)這樣做合法，而C++是通過傳值返回對(duì)象的，所修改的僅僅是由tb.text[0]復(fù)制出的一份副本，而不是tb.text[0]本身，你也不會(huì)得到預(yù)期的效果。
讓我們暫停一小會(huì)兒，來考慮一下這里邊的哲學(xué)問題。把一個(gè)成員函數(shù)聲明為const的有什么涵義呢？這里有兩個(gè)流行的說法：按位恒定（也可叫做物理恒定）和邏輯恒定。
按位恒定陣營(yíng)堅(jiān)信：當(dāng)且僅當(dāng)一個(gè)成員函數(shù)對(duì)于其所在對(duì)象所有的數(shù)據(jù)成員（static數(shù)據(jù)成員除外）都不做出改動(dòng)時(shí)，才需要將這一成員函數(shù)聲明為const，換句話說，將成員函數(shù)聲明為const的條件是：成員函數(shù)不對(duì)其所在對(duì)象內(nèi)部做任何的改動(dòng)。按位恒定有這樣一個(gè)好處，它使得對(duì)違反規(guī)則行為的檢查十分輕松：編譯器僅需要查找對(duì)數(shù)據(jù)成員的賦值操作。實(shí)際上，按位恒定就是C++對(duì)于恒定的定義，如果一個(gè)對(duì)象調(diào)用了某個(gè)const成員函數(shù)，那么該成員函數(shù)對(duì)這個(gè)對(duì)象內(nèi)所有非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的修改都是不允許的。
不幸的是，大多數(shù)不完全const的成員函數(shù)也可以通過按位恒定的測(cè)試。在特定的情況下，如果一個(gè)成員函數(shù)頻繁的修改一個(gè)指針?biāo)傅奈恢?，那么它就不?yīng)是一個(gè)const成員函數(shù)。但是只要這個(gè)指針存在于對(duì)象內(nèi)部，這個(gè)函數(shù)就是按位恒定的，這時(shí)候編譯器不會(huì)報(bào)錯(cuò)。這樣會(huì)導(dǎo)致違背常理的行為。比如說，我們手頭有一個(gè)類似于TextBlock的類，其中保存著char*類型的數(shù)據(jù)而不是string，因?yàn)檫@段代碼有可能要與一些C語(yǔ)言的API交互，但是C語(yǔ)言中沒有string對(duì)象一說。
class CTextBlock {
public:
...
char& operator[](std::size_t position) const
// operator[]不恰當(dāng)?shù)?a name="ch01index80">（但是符合按位恒定規(guī)則）定義方法
{ return pText[position]; }
private:
char *pText;
};
盡管operator[]返回一個(gè)對(duì)象內(nèi)部數(shù)據(jù)的引用，這個(gè)類仍（不恰當(dāng)?shù)兀⑵渎暶鳛?span style="font-family:"Courier New";">const成員函數(shù)（條目28將深入討論這個(gè)問題）。先忽略這個(gè)問題，請(qǐng)注意這里的operator[]實(shí)現(xiàn)中并沒有以任何形式修改pText。于是編譯器便會(huì)欣然接受這樣的做法，畢竟，它是按位恒定的，所有的編譯器所檢查的都是這一點(diǎn)。但是請(qǐng)觀察，在編譯器的縱容下，還會(huì)有什么樣的事情發(fā)生：
const CTextBlock cctb("Hello"); // 聲明常量對(duì)象
char *pc = &cctb[0]; // 調(diào)用const的operator[]
// 從而得到一個(gè)指向cctb中數(shù)據(jù)的指針
*pc = 'J'; // cctb現(xiàn)在的值為"Jello"
當(dāng)你創(chuàng)建了一個(gè)包含具體值的對(duì)象常量后，你僅僅通過對(duì)其調(diào)用const的成員函數(shù)，就可以改變它的值！這顯然是有問題的。
邏輯恒定應(yīng)運(yùn)而生。堅(jiān)持這一宗旨的人們爭(zhēng)論到：如果某個(gè)對(duì)象調(diào)用了一個(gè)const的成員函數(shù)，那么這個(gè)成員函數(shù)可以對(duì)這個(gè)對(duì)象內(nèi)部做出改動(dòng)，但是僅僅以客戶端無(wú)法察覺的方式進(jìn)行。比如說，你的CTextBlock類可能需要保存文字塊的長(zhǎng)度，以便在需要的時(shí)候調(diào)用：
class CTextBlock {
public:
...
std::size_t length() const;
private:
char *pText;
std::size_t textLength; // 最后一次計(jì)算出的文字塊長(zhǎng)度
bool lengthIsValid; // 當(dāng)前長(zhǎng)度是否可用
};
std::size_t CTextBlock::length() const
{
if (!lengthIsValid) {
textLength = std::strlen(pText); // 錯(cuò)誤！不能在const成員函數(shù)中
lengthIsValid = true; // 對(duì)textLength和lengthIsValid賦值
}
return textLength;
}
以上length的實(shí)現(xiàn)絕不是按位恒定的。這是因?yàn)?span style="font-family:"Courier New";">textLength和lengthIsValid都可以改動(dòng)。盡管看上去它應(yīng)該對(duì)于CTextBlock對(duì)象常量可用，但是編譯器會(huì)拒絕。編譯器始終堅(jiān)持遵守按位恒定。那么該怎么辦呢？
解決方法很簡(jiǎn)單：利用C++中與const相關(guān)的靈活性，使用可變的（mutable）數(shù)據(jù)成員。mutable可以使非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不受按位恒定規(guī)則的約束：
class CTextBlock {
public:
...
std::size_t length() const;
private:
char *pText;
mutable std::size_t textLength; // 這些數(shù)據(jù)成員在任何情況下均可修改
mutable bool lengthIsValid; // 在const成員函數(shù)中也可以
};
std::size_t CTextBlock::length() const
{
if (!lengthIsValid) {
textLength = std::strlen(pText); // 現(xiàn)在可以修改了
lengthIsValid = true; // 同上
}
return textLength;
}
避免const與非const成員函數(shù)之間的重復(fù)
mutable對(duì)于“我不了解按位恒定”的情況不失為一個(gè)良好的解決方案，但是它并不能對(duì)于所有的const難題做到一勞永逸。舉例說，TextBlock（以及CTextBlock）中的operator[]不僅僅返回一個(gè)對(duì)恰當(dāng)字符的引用，同時(shí)還要進(jìn)行邊界檢查、記錄訪問信息，甚至還要進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性檢測(cè)。如果將所有這些統(tǒng)統(tǒng)放在const或非const函數(shù)（我們現(xiàn)在會(huì)得到過于冗長(zhǎng)的隱式內(nèi)聯(lián)函數(shù)，不過不要驚慌，在條目30中這個(gè)問題會(huì)得到解決）中，看看我們會(huì)得到什么樣的龐然大物：
class TextBlock {
public:
...
const char& operator[](std::size_t position) const
{
... // 邊界檢查
... // 記錄數(shù)據(jù)訪問信息
... // 確認(rèn)數(shù)據(jù)完整性
return text[position];
}
char& operator[](std::size_t position)
{
... // 邊界檢查
... // 記錄數(shù)據(jù)訪問信息
... // 確認(rèn)數(shù)據(jù)完整性
return text[position];
}
private:
std::string text;
};
啊哦！重復(fù)代碼讓人頭疼，還有隨之而來的編譯時(shí)間增長(zhǎng)、維護(hù)成本增加、代碼膨脹，等等……當(dāng)然，像邊界檢查這一類代碼是可以移走的，它們可以單獨(dú)放在一個(gè)成員函數(shù)（很自然是私有的）中，然后讓這兩個(gè)版本的operator[]來調(diào)用它，但是你的代碼仍然有重復(fù)的函數(shù)調(diào)用，以及重復(fù)的return語(yǔ)句。
對(duì)于operator[]你真正需要的是：一次實(shí)現(xiàn)，兩次使用。也就是說，你需要一個(gè)版本的operator[]來調(diào)用另一個(gè)。這樣便可以通過轉(zhuǎn)型來消去函數(shù)的恒定性。
通常情況下轉(zhuǎn)型是一個(gè)壞主意，后邊我將專門用一條來告訴你為什么不要使用轉(zhuǎn)型（條目21），但是代碼重復(fù)也不會(huì)讓人感到有多輕松。在這種情況下，const版的operator[]與非const版的operator[]所做的事情完全相同，不同的僅僅是它的返回值是const的。通過轉(zhuǎn)型來消去返回值的恒定性是安全的，這是因?yàn)槿魏稳苏{(diào)用這一非const的operator[]首先必須擁有一個(gè)非const的對(duì)象，否則它就不能調(diào)用非const函數(shù)。所以盡管需要一次轉(zhuǎn)型，在const的operator[]中調(diào)用非const版本，可以安全地避免代碼重復(fù)。下面是實(shí)例代碼，讀完后邊的文字解說你會(huì)更明了。
class TextBlock {
public:
...
const char& operator[](std::size_t position) const
{ // 同上
...
...
...
return text[position];
}
char& operator[](std::size_t position)
{ // 現(xiàn)在僅調(diào)用 const的op[]
return
const_cast<char&>( // 消去op[]返回值的const屬性
static_cast<const TextBlock&>(*this)
// 為*this的類型添加const屬性；
[position]; // 調(diào)用const版本的op[]
);
}
...
};
就像你所看到的，上面的代碼進(jìn)行了兩次轉(zhuǎn)型，而不是一次。我們要讓非const的operator[]去調(diào)用const版本的，但是如果在非const的operator[]的內(nèi)部，我們只調(diào)用operator[]而不標(biāo)明const，那么函數(shù)將對(duì)自己進(jìn)行遞歸調(diào)用。那將是成千上萬(wàn)次的毫無(wú)意義的操作。為了避免無(wú)窮遞歸的出現(xiàn)，我們必須要指明我們要調(diào)用的是const版本的operator[]，但是手頭并沒有直接的辦法。我們可以用*this從其原有的TextBlock&轉(zhuǎn)型到const TextBlock&。是的，我們使用了一次轉(zhuǎn)型添加了一個(gè)const！這樣我們就進(jìn)行了兩次轉(zhuǎn)型：一次為*this添加了const（于是對(duì)于operator[]的調(diào)用將會(huì)正確地選擇const版本），第二次轉(zhuǎn)型消去了const operator[]返回值中的const。
添加const屬性的那次轉(zhuǎn)型是為了強(qiáng)制保證轉(zhuǎn)換工作的安全性（從一個(gè)非const對(duì)象轉(zhuǎn)換為一個(gè)const對(duì)象），我們使用static_cast來進(jìn)行。消去const的那次轉(zhuǎn)型只可以通過const_cast來完成，所以這里實(shí)際上也沒有其他的選擇。（從技術(shù)上講還是有的。C語(yǔ)言風(fēng)格的轉(zhuǎn)型在這里也能工作，但是，就像我在條目27中所解釋的，這一類轉(zhuǎn)型在很多情況下都不是好的選擇。如果你對(duì)于static_cast和const_cast還不熟悉，條目27中有相關(guān)介紹。）
在眾多的示例中，我們最終選擇了一個(gè)運(yùn)算符來進(jìn)行演示，因此上面的語(yǔ)法顯得有些古怪。這些代碼可能不會(huì)贏得任何選美比賽，但是通過以const版本的形式實(shí)現(xiàn)非const版本的operator[]，可以避免代碼重復(fù)，這正是我們所期望的效果。為達(dá)到這一目標(biāo)而寫下看似笨拙的代碼，這樣做是否值得全看你的選擇，但是，以const版本的形式來實(shí)現(xiàn)非const的成員函數(shù)——了解這一技術(shù)肯定是值得的。
更值得你了解的是，上面的操作是不可逆的，即：通過讓const版本的函數(shù)調(diào)用非const版本來避免代碼重復(fù)，是不可行的。請(qǐng)記住，一個(gè)const成員函數(shù)應(yīng)保證永遠(yuǎn)不會(huì)更改其所在對(duì)象的邏輯狀態(tài)，但是一個(gè)非const的成員函數(shù)無(wú)法做出這樣的保證。如果你在一個(gè)const函數(shù)中調(diào)用了一個(gè)非const函數(shù)，那么你曾保證不會(huì)被改動(dòng)的對(duì)象就有被修改的風(fēng)險(xiǎn)。這就是為什么說讓一個(gè)const成員函數(shù)調(diào)用一個(gè)非const成員函數(shù)是錯(cuò)誤的：對(duì)象有可能被修改。實(shí)際上，為了使代碼能夠得到編譯，你還需要使用一個(gè)const_cast來消去*this的const屬性，顯然這是不必要的麻煩。上一段中按相反的調(diào)用次序才是安全的：非const成員函數(shù)可以對(duì)一個(gè)對(duì)象做任何想做的事情，因此調(diào)用一個(gè)const成員函數(shù)不會(huì)帶來任何風(fēng)險(xiǎn)。這就是為什么static_cast可以這樣操作*this的原因：這里不存在const相關(guān)的危險(xiǎn)。
就像本條目一開始所說的，const是一個(gè)令人贊嘆的東西。對(duì)于指針和迭代器，以及對(duì)于指針、迭代器和引用所涉及的對(duì)象，對(duì)于函數(shù)的參數(shù)和返回值，對(duì)于局部變量，以及對(duì)于成員函數(shù)來說，const都是一個(gè)強(qiáng)大的伙伴。盡可能去利用它。你一定不會(huì)后悔。
時(shí)刻牢記
l 將一些東西聲明為const可以幫助編譯器及時(shí)發(fā)現(xiàn)用法上的錯(cuò)誤。const可以用于各個(gè)領(lǐng)域，包括任意作用域的對(duì)象、函數(shù)參數(shù)和返回值、成員函數(shù)。
l 編譯器嚴(yán)格遵守按位恒定規(guī)則，但是你應(yīng)該在需要時(shí)應(yīng)用邏輯恒定。
l 當(dāng)const和非const成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在本質(zhì)上相同時(shí)，可以通過使用一個(gè)非const版本來調(diào)用const版本來避免代碼重復(fù)。