C++ const 關鍵字全方位詳解：從文字常量到 const_cast

1. 文字常量 vs 常變量

2. 常變量替換規則

初始化的 const 整型變量，編譯器視為編譯期常量，在用處替換為文字常量：

const int m = 5;
int arr[m];  // OK：m 被替換為 5

const int n;  // 未初始化
// int arr2[n];  // 錯誤：n 非常量表達式

3. const 與指針/引用

指針

int const* p1;  // const int* p1：指向常量的指針，*p1 不可改，p1 可改
int* const p2;    // 指針常量，p2 不可改，*p2 可改
int const* const p3; // 兩者皆不可改

記憶口訣：const 修飾右側實體。int const* → 修飾 int；int* const → 修飾 int*。

二級指針

int const** p1;  // 指向「指向常量的指針」的指針
int* const* p2;    // 指向「指針常量」的指針

引用

• const int& r = 5;：綁定臨時對象，延長生命周期
• int& const r = x;：無意義，引用本身不可重綁定，編譯器忽略

4. 類中的 const：常對象與常函數

常對象

const ClassName obj; → 所有非靜態成員視為 const，只能調用常函數。

常函數

class A {
    int num;
public:
    void disp() const { cout << num << endl; }  // 承諾不修改成員
    void set(int n) { num = n; }                // 非常函數
};

規則：

1. 聲明與定義都需加 const
2. 只有非靜態成員函數可為常函數
3. const 參與函數簽名 → 可重載：void f(); void f() const;
4. 非 const 對象優先調用非 const 版本；const 對象只能調用 const 版本
5. 強制調用 const 版本：(const A&)obj.f() 或 static_cast(obj).f()

5. const 修飾函數參數與返回值

6. const_cast 運算符

去除 const/volatile 資格：

const int a = 5;
int& r = const_cast(a);  // OK：去除引用的 const
++r;  // 運行期修改成功（但未定義行為風險）

// 錯誤用法：
// int b = const_cast(a);  // 僅能轉換指針/引用類型
// char* p = const_cast(&a); // 不能改變底層類型

規則

1. 語法：const_cast(expression)，括號不可省
2. 僅能轉換 const T*→T* 或 const T&→T&
3. 不能去除對象本身的 const 屬性（如 const int a 本身仍是只讀內存）
4. 優於 C 風格強轉：意圖明確、轉換能力弱（安全）、易搜索審計

7. 核心誤區澄清

誤區 1：const 變量絕對不可修改。
真相：語法層面保護，運行期可通過指針繞過（未定義行為）。

誤區 2：常引用/指針只能指向常量。
真相：常引用可綁定非常量對象，僅限制「通過該引用/指針修改」。

總結

const 是 C++ 類型系統的核心組件，提供編譯期不可變性承諾。掌握要點：

1. const 修飾右側實體（指針/引用/類型）
2. 常對象只能調用常函數；常函數承諾不修改非 mutable 成員
3. 參數傳遞優先用 const T& 避免拷貝且保護實參
4. const_cast 僅用於接舊式非 const API，屬最後手段
5. 現代 C++：默認讓變量、參數、成員函數為 const，需要時再移除