const 核心語義

const 是 **cv-qualifier（類型限定符）**，修飾其**右側最近的類型實體**（左結合）。讀法：從右向左讀，const int* p → `p is a pointer to const int`。

基礎用法

常量定義

const int MAX = 100;           // 編譯期常量，符號表存儲，無內存分配
const double PI = 3.14159;     // 類同
// 優於 #define：有類型、作用域、可調試、不污染宏命名空間

指針與 const 的四種組合

int a = 10, b = 20;
const int* p1 = &a;  // ok
// *p1 = 20; // error
p1 = &b;             // ok

int* const p2 = &a;  // 初始化必賦值
*p2 = 30;            // ok
// p2 = &b; // error

引用與 const

const int& ref = a;     // 常量引用，綁定臨時對象延長生命周期
// int& ref2 = 10; // error：非常量引用不能綁定右值
const int& ref3 = 10;   // ok：創建臨時 int(10)，ref3 綁定，壽命延長至作用域結束

函數參數與返回值

void func(const BigObject& obj);        // 推薦：避免拷貝，保護數據
void func(const BigObject* ptr);        // 同理
const BigObject& getRef();              // 返回常量引用，防止修改內部狀態
BigObject getVal();                     // 返回值，C++17 RVO/NRVO 消除拷貝

類成員函數

class Widget {
    int value;
public:
    int getValue() const { return value; }     // 常量成員函數
    // void setValue(int v) const { value = v; } // error：不能修改非 mutable 成員

    mutable int cacheHits;                     // 邏輯常態下可修改
    int getCacheHits() const { return ++cacheHits; } // ok

    // 重載：const/非雙版本
    const int& operator[](size_t i) const { return data[i]; }
    int& operator[](size_t i) { return data[i]; }
private:
    std::vector data;
};

規則：const 成員函數隱含 `const Widget* const this`，不可修改非 mutable 成員，不可調用非常量成員函數。

靜態常量成員

class Config {
    static const int MAX_CONN = 100;      // C++11 類內初始化（整型）
    static const double TIMEOUT;          // 非常量/浮點需類外定義
    static constexpr int VERSION = 1;     // C++11 constexpr 隱含 static
};
// 類外定義（C++17 前必須）
const double Config::TIMEOUT = 30.0;
// C++17 inline static 可類內定義
inline static const std::string DEFAULT_HOST = "localhost";

模板非類型參數

template  struct Foo {}; // 指針模板參數需外部鏈接
const int VAL = 42;
Foo<&VAL> f; // ok

// C++20 概念與 auto 參數
template  struct Bar {};
Bar<42> b; // 自動推導類型

const_cast：移除 const（慎用！）

const int ci = 10;
int* p = const_cast(&ci);
// *p = 20; // 未定義行為：修改原本 const 對象

// 合法場景：調用無 const 正確性的舊 API
void legacy_api(char* buf); // 不修改 buf 但未標 const
void safe_wrapper(const std::string& s) {
    legacy_api(const_cast(s.c_str())); // 承諾不修改
}

constexpr vs const

最佳實踐清單

1. **默認讓指針/引用參數加 const**
2. **成員函數能加 const 就加**（邏輯常態）
3. **用 constexpr 替代宏常量**
4. **避免 const_cast**，除非對接舊代碼且確信安全
5. **mutable** 僅用於邏輯無關的緩存/鎖/統計
6. **C++17 inline static constexpr** 替代傳統 static const 定義分離