C++中Const常量机制分析
原创
const常量机制分析
const为C/C++常用的修饰符，表示该变量是一个常量，不可被修改等含义。那么在实际使用中会存在如下疑问：
1，const修饰的变量是否真的不可修改？
2，如果被修改，会出现什么问题？
3，C和C++中实现机制一样吗？
4，对于内置类型和自定义类型数据，const实现原理一样吗？
5，为什么const变量可以被定义在.h头文件中？
问题1， const修饰的变量是否真的不可修改？
1.1 编译器保证了const修饰的变量不能被修改或者重新赋值。
const int var = 10;
var = 20;//编译报错，不能被修改
1.2 通过指针修改const变量。
const int var = 10;
int* ptr_const = (int*) (&var);
ptr_const = 20;
1） 局部const变量，对于C++程序，该变量地址中的值可以被修改，但是对其的修改不会影响变量实际被引用地方的值。对于c程序，该变量可被修改，且变量使用地方也会受到影响。
对于C++程序：
int main(int argc,char**argv)
{
const int var = 10;
int* ptr_const = (int*) (&var);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
*ptr_const = 20;
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
可见，对变量地址的值进行修改后，var使用的值也变化，为最新的值。
2）对于全局变量，静态局部变量，全局静态变量都不能被修改，否则会core。
代码：
const int var = 10;
int main(int argc,char**argv)
{
int* ptr_const = (int*) (&var);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
*ptr_const = 20;
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
return 0 ;
}
运行结果：
可以看到var变量的地址在0x4008c8。
我们来看看0x4008c8是位于程序的的哪个段。
执行命令
readelf -s msgq
看到符号var地址和程序输出的完全一致。其对应的Ndx下标为14，表明该变量存储在msgq文件中的下标为14的段。
执行命令
readelf -S msgq
可见，对变量地址的值进行修改后，var使用的值也变化，为最新的值。
2）对于全局变量，静态局部变量，全局静态变量都不能被修改，否则会core。
代码：
const int var = 10;
int main(int argc,char**argv)
{
int* ptr_const = (int*) (&var);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
*ptr_const = 20;
printf("var= %d, *ptr_const=%d\n", var, *ptr_const);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_const, &var);
return 0 ;
}
运行结果：
可以看到var变量的地址在0x4008c8。
我们来看看0x4008c8是位于程序的的哪个段。
执行命令
readelf -s msgq
看到符号var地址和程序输出的完全一致。其对应的Ndx下标为14，表明该变量存储在msgq文件中的下标为14的段。
执行命令
readelf -S msgq
可以看到位于只读数据段.rodata，当然程序不允许修改该地址内的数据，所以会core。
结论：
对于全局变量，局部静态变量，全局静态变量，存储在程序的只读数据段，不能被修改。
2，如果const变量被修改，会出现什么问题？
在问题1中已经得到了结论和验证。
3，C和C++中实现机制一样吗？
3.1不同点：
对于局部const变量，C++在变量具体使用地方通过常量替换实现。C语言中表示只读的变量。
3.2 相同点：
都不能对只读数据段的常量进行修改。如：全局变量，静态局部数据变量，全局静态变量。
4，对于内置类型和自定义类型数据，const实现原理一样吗？
4.1局部变量
内置类型和自定义类型完全一样，都没有分配存储空间。运行时在栈空间存储，每次运行地址不定，可以通过指针修改其值。
代码
struct test
{
int var;
test(int x)
{
var = 30*40;
}
};
int main(int argc,char**argv)
{
const test testObj(5);
int* ptr_Obj = (int*) (&testObj.var);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_Obj, &testObj.var);
printf("ptr_const= %d, var= %d\n", *ptr_Obj, testObj.var);
*ptr_Obj = 40;
printf("ptr_const= %d, var= %d\n", *ptr_Obj, testObj.var);
}
运行结果：
4.2全局变量或者静态变量（全局和局部）
自定义类型const变量存分配空间，存储在bss段，且可以被修改。
内置类型const变量分配空间，存储在只读数据段.rodata，不能被修改。
代码
struct test
{
int var;
test(int x)
{
var = 30*40;
}
};
static const test testObj(3);
int main(int argc,char**argv)
{
int* ptr_Obj = (int*) (&testObj.var);
printf("ptr_const= %x, var= %x\n", ptr_Obj, &testObj.var);
printf("ptr_const= %d, var= %d\n", *ptr_Obj, testObj.var);
*ptr_Obj = 40;
printf("ptr_const= %d, var= %d\n", *ptr_Obj, testObj.var);
}
结果：
查看符号表。
readelf -s msgq
查看段表
可以看到位于.bss段。
5，为什么const变量可以被定义在.h头文件中？
我们都知道，.h头文件中不能有定义。其中const变量，类和模版是特例。
5.1 在.h中声明const变量
在头文件中extern const int var;//声明
在cpp文件中只能定义一次，否则会出现重定义。
因为这种情况生成的.o文件符号表存在var。
5.2在.h中定义const变量
在头文件中定义const变量
const int var =10;
在多个cpp文件中引用该文件。并把cpp对应生成的.o文件链接为可执行程序。
可以正常编译链接，不会报错。
会对该const变量分配空间，且被重复存储在不同只读数据段。重复次数和引用该.h文件的cpp生成的.o文件个数一致。且各存储地址不一样，都不能通过指针被修改。
查看符号表。
可以看到存在两个var符号，地址不同。
运行结果
各cpp文件读取对应的只读数据段的数据，互不影响。
特别注意点：
对于头文件定义字符串指针常量的正确定义如下：
const char * const constCharPtr="hello const";
表示指针常量，则可以放在头文件。
而不是常量指针，下面这句在头文件中，如果被多个cpp包含。则会出现重定义。
const char *constCharPtr="hello const";
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
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