const int*, const int * const, 和 int * const 的区别

技术背景

在C和C++编程中，const 关键字用于定义常量，当它与指针结合使用时，会产生不同的语义。理解 const int*、const int * const 和 int * const 的区别对于编写高质量、安全的代码至关重要。

实现步骤

1. 指针基本概念

在理解这些复杂的指针声明之前，需要明确指针的基本概念：指针是一个变量，它存储的是另一个变量的内存地址。

2. 不同指针声明的含义

• const int* 或 int const*：这两种声明方式是等价的，都表示指向常量整数的指针。指针本身可以指向不同的地址，但不能通过该指针修改所指向的整数的值。

int a = 5, b = 10;
const int* foo;
foo = &a;  // 指针可以指向不同的地址
// *foo = 6;  // 错误：不能通过指针修改所指向的值
foo = &b;  // 指针可以指向不同的地址

• int * const：表示常量指针，即指针本身的值（所指向的地址）不能被修改，但可以通过该指针修改所指向的整数的值。

int c = 15;
int *const bar = &c;  // 必须在声明时初始化
*bar = 16;  // 可以通过指针修改所指向的值
// bar = &a;  // 错误：指针本身的值不能被修改

• const int * const：表示指向常量整数的常量指针，指针本身的值（所指向的地址）不能被修改，也不能通过该指针修改所指向的整数的值。

int d = 20;
const int * const baz = &d;  // 必须在声明时初始化
// *baz = 21;  // 错误：不能通过指针修改所指向的值
// baz = &a;  // 错误：指针本身的值不能被修改

3. 指针的多级引用

除了上述基本情况，还可以有指针的多级引用，如指针的指针。

int x = 10;
int *p = &x;
int **pp = &p;
// int ***ppp = &pp;  // 可以继续扩展到多级指针

核心代码

#include <iostream>
int main() {
    int a = 5, b = 10, c = 15, d = 20;

    // const int* 示例
    const int* foo;
    foo = &a;
    // *foo = 6;  // 错误
    foo = &b;

    // int * const 示例
    int *const bar = &c;
    *bar = 16;
    // bar = &a;  // 错误

    // const int * const 示例
    const int * const baz = &d;
    // *baz = 21;  // 错误
    // baz = &a;  // 错误

    // 多级指针示例
    int x = 10;
    int *p = &x;
    int **pp = &p;
    std::cout << **pp << std::endl;

    return 0;
}

最佳实践

• 尽量使用 const：在代码中，尽量将不需要修改的变量或指针声明为 const，这样可以提高代码的安全性和可读性。
• 避免使用 const_cast：const_cast 可以去除 const 限定，但应该尽量避免使用，因为它可能会破坏代码的安全性。
• 使用引用代替指针：在可能的情况下，优先使用引用，因为引用比指针更安全，避免了空指针和野指针的问题。

常见问题

1. 为什么 const int* 不能修改所指向的值，但原变量可以修改？

const int* 只是保证不能通过该指针修改所指向的值，但原变量本身可能不是常量，所以可以通过其他方式修改。

int x = 5;
const int *p = &x;
x = 6;  // 合法
// *p = 7;  // 错误

2. 如何记忆这些指针声明的含义？

可以遵循以下规则：

• 如果 const 出现在 * 的左边，那么所指向的对象是常量。
• 如果 const 出现在 * 的右边，那么指针本身是常量。
• 如果 const 出现在 * 的两边，那么指针和所指向的对象都是常量。