const 的使用 (2) - 指標篇

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指標在概念上牽涉到兩個東西，一個是儲存位址的指標本身，另一個是指標所指向的變數。為了分辨他們，這邊稍微複習一下指標的語法：

int a, b;     // a 和 b 分別都是一個 int
int *p1;      // p1 是一個指標，指向一個 int
int *p2 = &a; // p2 是一個指標，指向一個 int，而該 int 就是 a
p2 = &b;      // [賦值運算] p2 指向的 int 從原本的 a 變成了 b
*p2 = 3;      // [賦值運算] *p2 就是 b 被賦值為 3

上面的程式碼有兩個賦值運算，第 4 行是將指標本身賦值為 b 的位址而第 5 行是將指標指向的 int 變數 b 賦值為 3。換句話說，在談論指標的 const 性質時，可分為兩個部分：

• 指標本身是否為 const？
• 指標指向的變數是否為 const？

當指標本身是 const 時，指標本身不能再被賦值，指標指向哪個對象是不能改變的，而當指向的變數是 const 時，則所指向的變數不能再被賦值。

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指標本身是否為 const ?

如果要指定指標本身的 const 性質，在宣告指標變數時，要在 * 『後面』加上 const 修飾字：

int * const p3 = &a;   
// [編譯成功] p3 是一個 const 的指標，指向一個 int，而該 int 就是 a

之前基礎篇我們對 const 變數的限制也套用在這個指標上，也就是說『初始化時要給予值且初始化後不能重新賦值』：

int * const p4;
// [編譯失敗] 因為 p4 是個 const 的變數，初始化時一定要給予值

p3 = &b; 
// [編譯失敗] 因為 p3 本身是 const 的，不能做賦值運算

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指標指向的變數是否為 const？

當指標指向的變數是 const 時，指標本身不一定是 const 的：

const int c = 0, d = 1;

const int *p5;
// [編譯成功] p5 本身不是 const 的，不需要在初始化時給予值
// 請與第 8 行做比較

p5 = &c;  
// [編譯成功] p5 本身不是 const 的，所以可以被賦值
// 請與第 10 行做比較

當指標指向的變數是 const 時，從指標取出所指的變數具有唯讀性：

*p5 = 5;  
// [編譯失敗] p5 指向一個 const 的 int，所以 *p5 是 const 的

當指標指向的變數是 const 時，指標本身也可以是 const 的，但是一樣要在 * 『後面』加上 const 修飾：

const int * const p6 = &c;
// [編譯成功] p6 是個 const 的指標，指向一個 const 的 int，
// 而該 int 就是 c

const int * const p7;
// [編譯失敗] 因為 p7 是 const 的指標，初始化時要給予值
// 請與第 13 行做比較

p6 = &d; 
// [編譯失敗] p6 本身是 const 的，不能做賦值
// 請與第 16 行做比較

對於 const 在指標型態上的使用是要先了解每個 const 修飾的是指標本身還是指標指向的變數。

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轉型的難題

指標使用 const 裡面最困惑的時候通常是關於轉型，考慮下面這段程式碼：

int e = 10;
const int *p8 = &e; // (const int *) = (int *)
// [編譯成功] p8 是一個指標，指向一個 const 的 int ，而該 int 就是 e

const int f = 10;
int *p9 = &f;       // (int *) = (const int *)
// [編譯失敗] p9 是一個指標，指向一個 int，但是該 int 不能是 f

這裡的問題在於為什麼 p8 的定義可以而 p9 的定義不行？

我們先想想為什麼 p8 的定義可以？ p8 指向的變數需要是一個 const 的 int，但這裡讓他去指向一個非 const 的 int (也就是 e)。理論上因為型態不同，這個操作應該要失敗，但是因為這個 const 表示的是 p8 所指向的變數是唯讀的，就算指向的是一個可以重新賦值的 e ，也並不會讓 p8 無法提供需要的操作，所以 C/C++ 允許這樣的隱性指標轉型。

相對地，為什麼 p9 的定義不可以？ p9 指向的變數需要是一個一般的 int，但這裡試著讓他去指向一個 const 的 int (也就是 f)。我們可以像 p8 一樣做隱性指標轉型嗎？ 答案是不行。因為 p9 的型態表示這個指標所指向的變數是可以被重新賦值，但是 f 卻是一個唯讀的 const int，是不能重新賦值的，這會讓 p9 無法提供需要的操作。例如可以用 *p9 = 0 來間接修改唯讀的 f，並不合理，所以 C/C++ 不允許這樣的轉型。

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[小結]一個指向非 const 變數的指標 (例如 int *) 可以隱性轉型成一個指向 const 變數的指標 (例如 const int *)，但是反過來不行！

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