C++中const、volatile、mutable的用法
From: http://blog.csdn.net/wuliming_sc/article/details/3717017
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const修飾普通變量和指針
const修飾變量，一般有兩種寫法：
const TYPE value;
TYPE const value;
這兩種寫法在本質上是一樣的。它的含義是：const修飾的類型為TYPE的變量value是不可變的。對于一個非指針的類型TYPE，無論怎么寫，都是一個含義，即value值不可變。例如：
const int nValue； ?? //nValue是const
int const nValue；??? //nValue是const
但是對于指針類型的TYPE，不同的寫法會有不同情況：
l? 指針本身是常量不可變
(char*) const pContent;
l? 指針所指向的內容是常量不可變
const (char) *pContent;
(char) const *pContent;
l? 兩者都不可變
const char* const pContent;
識別const到底是修飾指針還是指針所指的對象，還有一個較為簡便的方法，也就是沿著*號劃一條線：
如果const位于*的左側，則const就是用來修飾指針所指向的變量，即指針指向為常量；
如果const位于*的右側，const就是修飾指針本身，即指針本身是常量。
const修飾函數參數
const修飾函數參數是它最廣泛的一種用途，它表示在函數體中不能修改參數的值(包括參數本身的值或者參數其中包含的值)：
void function(const int Var); ????//傳遞過來的參數在函數內不可以改變(無意義，該函數以傳值的方式調用)
void function(const char* Var); ??//參數指針所指內容為常量不可變
void function(char* const Var); ??//參數指針本身為常量不可變(也無意義，var本身也是通過傳值的形式賦值的)
void function(const Class& Var); //引用參數在函數內不可以改變
參數const通常用于參數為指針或引用的情況，若輸入參數采用“值傳遞”方式，由于函數將自動產生臨時變量用于復制該參數，該參數本就不需要保護，所以不用const修飾。
const修飾類對象/對象指針/對象引用
const修飾類對象表示該對象為常量對象，其中的任何成員都不能被修改。對于對象指針和對象引用也是一樣。
const修飾的對象，該對象的任何非const成員函數都不能被調用，因為任何非const成員函數會有修改成員變量的企圖。
例如：
class AAA
{
?? void func1();
void func2() const;
}
const AAA aObj;
aObj.func1(); 錯誤
aObj.func2(); 正確
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const AAA* aObj = new AAA();
aObj->func1(); 錯誤
aObj->func2(); 正確
const修飾數據成員
const數據成員只在某個對象生存期內是常量，而對于整個類而言卻是可變的。因為類可以創建多個對象，不同的對象其const數據成員的值可以不同。所以不能在類聲明中初始化const數據成員，因為類的對象未被創建時，編譯器不知道const 數據成員的值是什么，例如：
class A
{
??? const int size = 100; //錯誤
??? int array[size];????? ?//錯誤，未知的size
}
const數據成員的初始化只能在類的構造函數的初始化列表中進行。要想建立在整個類中都恒定的常量，可以用類中的枚舉常量來實現，例如：
class A
{
…
enum {size1=100, size2 = 200 };
int array1[size1];
int array2[size2];
…
}
枚舉常量不會占用對象的存儲空間，他們在編譯時被全部求值。但是枚舉常量的隱含數據類型是整數，其最大值有限，且不能表示浮點數。
const修飾成員函數
const修飾類的成員函數，用const修飾的成員函數不能改變對象的成員變量。一般把const寫在成員函數的最后：
class A
{
?? …
void function()const; //常成員函數, 它不改變對象的成員變量. 也不能調用類中任何非const成員函數。
}
對于const類對象/指針/引用，只能調用類的const成員函數。
ｃｏｎｓｔ修飾成員函數的返回值
１、一般情況下，函數的返回值為某個對象時，如果將其聲明為const時，多用于操作符的重載。通常，不建議用const修飾函數的返回值類型為某個對象或對某個對象引用的情況。原因如下：如果返回const對象，或返回const對象的引用，則返回值具有const屬性，返回實例只能訪問類A中的公有（保護）數據成員和const成員函數，并且不允許對其進行賦值操作，這在一般情況下很少用到。
2、如果給采用“指針傳遞”方式的函數返回值加const修飾，那么函數返回值（即指針所指的內容）不能被修改，該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指針：
const char * GetString(void);
如下語句將出現編譯錯誤：
char *str=GetString();
正確的用法是：
const char *str=GetString();
3、函數返回值采用“引用傳遞”的場合不多，這種方式一般只出現在類的賻值函數中，目的是為了實現鏈式表達。如：
class A
{
…
??? A &operate= (const A &other); //賦值函數
}
A a,b,c; //a,b,c為A的對象
…
a=b=c; ??//正常
(a=B)=c; //不正常，但是合法
若賦值函數的返回值加const修飾，那么該返回值的內容不允許修改，上例中a=b=c依然正確。(a=b)=c就不正確了。
const常量與define宏定義的區別
l? 編譯器處理方式不同
define宏是在預處理階段展開。
const常量是編譯運行階段使用。
l? 類型和安全檢查不同
define宏沒有類型，不做任何類型檢查，僅僅是展開。
const常量有具體的類型，在編譯階段會執行類型檢查。
l? 存儲方式不同
define宏僅僅是展開，有多少地方使用，就展開多少次，不會分配內存。
const常量會在內存中分配(可以是堆中也可以是棧中)。
volatile關鍵字
volatile的本意是“易變的”,volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如操作系統、硬件或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優化，從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。
當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統總是重新從它所在的內存讀取數據，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數據。而且讀取的數據立刻被寄存。例如：
volatile int i=10;
int a = i;
。。。//其他代碼，并未明確告訴編譯器，對i進行過操作
int b = i;
volatile 指出 i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數據放在b中。而優化做法是，由于編譯器發現兩次從i讀數據的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的數據放在b中。而不是重新從i里面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數據就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩定訪問。
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注意，在vc6中，一般調試模式沒有進行代碼優化，所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入匯編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程序最終代碼的影響。首先用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp文件，輸入下面的代碼：
#include <stdio.h>
void main()
{
int i=10;
int a = i;
?
printf("i= %d/n",a);
//下面匯編語句的作用就是改變內存中i的值，但是又不讓編譯器知道
__asm {
? mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
?
int b = i;
printf("i= %d/n",b);
}
然后，在調試版本模式運行程序，輸出結果如下：
i = 10
i = 32
然后，在release版本模式運行程序，輸出結果如下：
i = 10
i = 10
?
輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優化，第二次沒有輸出正確的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什么變化：
#include <stdio.h>
void main()
{
volatile int i=10;
int a = i;
?
printf("i= %d/n",a);
__asm {
? mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
?
int b = i;
printf("i= %d/n",b);
}
分別在調試版本和release版本運行程序，輸出都是：
i = 10
i = 32
這說明這個關鍵字發揮了它的作用！
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關于volatile的補充信息：
一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是，優化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子：
??? 1). 并行設備的硬件寄存器（如：狀態寄存器）
??? 2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)
??? 3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量
??? 我認為這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最基本的問題。嵌入式系統程序員經常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內容將會帶來災難。假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是直正懂得volatile的重要性：
??? 1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。
??? 2). 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。
??? 3). 下面的函數有什么錯誤：
???????? int square(volatile int *ptr)
???????? {
????????????? return *ptr * *ptr;
???????? }
??? 下面是答案：
??? 1). 是的。一個例子是只讀的狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。
??? 2). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。
??? 3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼：
??? int square(volatile int *ptr)
??? {
???????? int a,b;
???????? a = *ptr;
? ???????b = *ptr;
???????? return a * b;
???? }
??? 由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
???? long square(volatile int *ptr)
???? {
??????????? int a;
??????????? a = *ptr;
??????????? return a * a;
???? }
mutable關鍵字
mutalbe的中文意思是“可變的，易變的”，跟constant（既C++中的const）是反義詞。在C++中，mutable也是為了突破const的限制而設置的。被mutable修飾的變量(mutable只能由于修飾類的非靜態數據成員)，將永遠處于可變的狀態，即使在一個const函數中。
我們知道，假如類的成員函數不會改變對象的狀態，那么這個成員函數一般會聲明為const。但是，有些時候，我們需要在const的函數里面修改一些跟類狀態無關的數據成員，那么這個數據成員就應該被mutalbe來修飾。下面是一個小例子：
class ClxTest
{
public:
void Output() const;
};
?
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
}
?
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
lx.Output();
}
類ClxTest的成員函數Output是用來輸出的，不會修改類的狀態，所以被聲明為const。
函數OutputTest也是用來輸出的，里面調用了對象lx的Output輸出方法，為了防止在函數中調用成員函數修改任何成員變量，所以參數也被const修飾。
假如現在，我們要增添一個功能：計算每個對象的輸出次數。假如用來計數的變量是普通的變量的話，那么在const成員函數Output里面是不能修改該變量的值的；而該變量跟對象的狀態無關，所以應該為了修改該變量而去掉Output的const屬性。這個時候，就該我們的mutable出場了，只要用mutalbe來修飾這個變量，所有問題就迎刃而解了。下面是修改過的代碼：
class ClxTest
{
public:
ClxTest();
~ClxTest();
?
void Output() const;
int GetOutputTimes() const;
?
private:
mutable int m_iTimes;
};
?
ClxTest::ClxTest()
{
m_iTimes = 0;
}
?
ClxTest::~ClxTest()
{}
?
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
m_iTimes++;
}
?
int ClxTest::GetOutputTimes() const
{
return m_iTimes;
}
?
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
lx.Output();
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
}
計數器m_iTimes被mutable修飾，那么它就可以突破const的限制，在被const修飾的函數里面也能被修改。
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?
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參考資料：
http://www.cppblog.com/jukevin/archive/2008/12/27/70499.html
http://dev.csdn.net/develop/article/50/50538.shtm
http://www.eb163.com/club/thread-956-1-1.html
http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppjs/200798/70290_4.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C++中const、volatile、mutable的用法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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