C/C++ 中 const 關鍵字用法全解析

一、const 基本功能與用法

1. 修飾唯讀變量：const int i = 50; 必須初始化，不可修改。const int j; 編譯錯誤，i = k; 亦錯誤。
2. 保護函數參數不被修改
   • const A* a：指針指向的內容不可改，但指針本身可指向別處。
   • const A& a：引用綁定的對象不可改。自定義類型傳參建議用 const 引用 避免拷貝開銷；內建類型傳值即可。
3. 修飾函數返回值
   • 返回對象本身（非引用/指針）時加 const，常用於運算符重載，防止 (a*b)=c 這類無意義賦值。
   • 返回 const 引用或 const 對象極少用，會限制調用非 const 成員函數。
   • 返回 const 指針：內容不可改，只能賦給 const 同類型指針。
   • 返回 const 引用的賦值運算符：支援鏈式賦值 a=b=c 但禁止 (a=b)=c。
4. 成員函數後加 const：void fun() const; 承諾不修改數據成員，編譯器強制檢查，提升健壯性。非成員函數加 const 無效果。
5. 跨文件引用常量：extern const int i; 聲明引用外部常量，extern const int j = 10; 錯誤（不可再次賦值）。

二、const 常量與 #define 差異

1. 類型安全：const 有類型，編譯器檢查；#define 純文本替換，無類型，易產生意外錯誤（如隱式轉型截斷）。
2. 內存佔用：const 變量在運行期只有一份拷貝；#define 每次使用都展開成立即數，佔用多份內存。

三、進階注意事項

1. 強制修改 const 值：通過 int *p = (int*)&i; *p = 100; 繞過編譯器檢查（未定義行為，慎用）。
2. 構造函數不能是 const。
3. const 數據成員只能在構造函數初始化列表初始化，函數體內賦值編譯錯誤。
4. 參數用 const 應配合引用或指針，避免拷貝開銷。
5. 指針與 const 位置關係：
   • const int *a / int const *a：指向常量的指針（內容不可改）。
   • int *const a：常量指針（指針本身不可改）。
   • const int *const a：雙重 const。
6. const 成員函數返回的引用也是 const，需匹配返回類型。
7. mutable 關鍵字：允許 const 對象修改特定成員（如快取、鎖）。

掌握 const 的各種語境，能寫出更安全、可維護、效能更優的 C++ 代碼。