【C++100问】深入理解理解顶层const和底层const

专栏C++学习笔记

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〇、前言

最近在恢复写博客，较真之前写过的博客——《C++ Primer》学习笔记（二）：变量和基本类型，看到了关于【顶层const和底层const】，但是一直不解其意，就简单总结一下在网上看到的相关资料，方便理解，相关说明可以看上面的声明。

个人C++专栏（最近会一直更新的）：

• 《C++ Primer》学习笔记/习题答案 总目录
• 《C++ Primer》学习笔记（二）：变量和基本类型
• 《C++ Primer》习题参考答案：第2章 - 变量和基本类型

一、顶层const和底层const对比

《C++primer》中写到：

• 顶层 const 表示指针本身是个常量；
• 底层 const 表示指针所指的对象是一个常量。

指针类型既可以是顶层 const 也可以是底层 const。

int i = 0;
int *const p1 = &i;       // 不能改变p1的值，这是一个顶层const
const int ci = 42;        // 不能改变ci的值，这是一个顶层const
const int *p2 = &ci;      // 允许改变p2的值，这是一个底层const
const int *const p3 = p2; // 靠右的const是顶层const，靠左的const是底层const
const int &r = ci;        // 用于声明引用的const都是底层const

即（除了 const int ci = 42; //顶层const）：

• 如果 const 右结合修饰的为 类型 或者 *，那这个 const 就是一个底层 const；
• 如果 const 右结合修饰的为 标识符，那这个 const 就是一个顶层 const。

非官方定义，用来记忆为主。

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不过个人感觉更好的理解还是 stackoverflow——What are top-level const qualifiers? 上的，总结来说：

• 被修饰的变量本身无法改变的 const 是顶层 const；
• 通过指针或引用等间接途径来限制目标内容不可变的 const 是底层 const。

给了两个例子：

// 底层const
char x;
char const* p = &x;

// 顶层const
char x = 't';
char *const p = &x;

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当然还有轮子大神的解释 知乎——顶层const与底层const。C++的对象中的对象究竟是指？：

我的理解是 const 的位置很重要，即 const int 和 int const 的区别非常重要，不过我还不能完全理解这其中的区别，可能学完能有一个新的认识吧。。。fighting！

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小结一下： 主要的理解问题基本可以得到解决，认识哪一个是什么即可，这一点上 stackoverflow 显然更清晰，除此之外，最大的问题应该是中文对于底层 const 的翻译，英文原文的两个单词是：

• top-level const 顶层 const
• low-level const 底层 const

对的，你没看错，是 low 而不是 bottom。。。所以或许成为低层更恰当？？？

二、顶层const和底层const区别

当执行拷贝操作时，常量是顶层 const 还是底层 const 的区别就非常明显了：

• 顶层 const 没有影响。拷贝操作不会改变被拷贝对象的值，因此拷入和拷出的对象是否是常量无关紧要。

i = ci;     			// ok: 拷贝ci的值，ci是一个顶层const，对此操作无影响
p2 = p3;    			// ok: p2和p3指向的对象类型相同，p3顶层const的部分不影响

• 底层 const 的限制不能忽视。拷入和拷出的对象必须具有相同的底层 const 资格，或者两个对象的数据类型可以相互转换（一般来说，非常量可以转换成常量，反之则不行）。

int *p = p3;    		// error: p3包含底层const的定义，而p没有
p2 = p3;        		// ok: p2和p3都是底层const
p2 = &i;        		// ok: int*能转换成const int*
int &r = ci;    		// error: 普通的int&不能绑定到int常量上
const int &r2 = i;  	// ok: const int&可以绑定到一个普通int上

三、剥洋葱

最后举一个例子，证明【剥洋葱】，从右向左看更容易理解：

const int *p // p是指针，指向int，int是const, 「*p」类型为int并且不可变；是低层const；
int *const p // p是const，是常量指针，指向int, p属于「int *」并且不可变；是顶层const；

参考文章

• https://www.zhihu.com/question/24785843
• 《C++ Primer》学习笔记（二）：变量和基本类型
• 《C++ Primer》习题参考答案：第2章 - 变量和基本类型