C++ const 關鍵字全方位解析：從常量到成員函數的完整應用指南

const 是 C++ 型別系統的基石，正確使用能顯著提升程式碼安全性、可讀性與最佳化空間。本文系統梳理 const 在變數、指標、引用、成員函數、函數參數、運算子多載等場景的語義與慣用模式。

1. 常量變數

const int i = 10;   // 推薦風格：const 在型別前
int const j = 20;   // 等價，但較少見
i = 15; // 編譯錯誤：不可修改

2. const 與指標：兩種截然不同的語義

記憶技巧：const 最近修飾誰，誰就不可變。

3. const 引用

void foo(const int& r) { /* r 不可修改 */ }
int a = 10;
foo(a);          // 綁定 lvalue
foo(10);         // 綁定 rvalue，延長臨時物件壽命

引用本身不可重繫結，const 僅限制透過該引用修改值。

4. const 成員函數

class MyClass {
    mutable int cache_;   // 即使在 const 函數中也可修改
public:
    int value() const {   // 承諾不修改非 mutable 成員
        return cache_ ? cache_ : (cache_ = compute());
    }
};

• const 置於參數列表後，屬於函數簽章一部分，可參與多載。
• 常用於「存取器」方法，表達語意：唯讀操作。
• mutable 允許在 const 物件中修改特定成員（如快取、鎖、統計計數器）。

5. const 參與多載

class String {
    char* data_;
public:
    char& operator[](size_t i)       { return data_[i]; }       // 非 const：可修改
    char  operator[](size_t i) const { return data_[i]; }       // const：唯讀
};
String s;
s[0] = 'A';      // 呼叫非 const 版本
char c = s[0];   // 呼叫 const 版本

標準庫容器（vector, map 等）廣泛採用此模式。

6. const 參數傳遞：效率與安全的平衡

// 值傳遞：產生副本，效率低
void func1(BigObject obj);

// const 引用：無副本，且保證不修改原物件
void func2(const BigObject& obj);

原則：輸入參數優先使用 const T&；僅當需要修改呼叫端物件或參與移動語意時才用非 const 引用或值傳遞。

總結

const 不僅是編譯期檢查工具，更是介面契約的文檔化表達。養成「預設加 const，必要時再移除」的習慣，能從語言層面杜絕大量誤修改 Bug，並協助編譯器產生更優化的機器碼。