（基本常识）C++中const与引用——面试常问

作者：求一个demo

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内容通俗易懂，没有废话，文章最后是面试常问内容（建议通过标题目录学习）

废话不多说，我们直接开始------>>>>>>

一、const关键字

        1、特点：

        ①用于定义常量，表示不可修改的值。

        ②可以应用于变量、函数参数、函数返回值、成员函数等。mutable修饰的成员变量可以在const成员函数中被修改。

class MyClass {
private:mutable int value;
public:void modifyValue() const {value = 10; // 正确：可以在 const 成员函数中修改 mutable 成员变量}
};

        ③提高代码安全性和可读性。

        2、示例：

// 1. const变量
const int MAX_SIZE = 100;
// MAX_SIZE = 200; // 错误：不能修改const变量// 2. const指针
int value = 10;
const int* ptr1 = &value; // 指向const int的指针
// *ptr1 = 20; // 错误：不能通过ptr1修改值
ptr1 = nullptr; // 可以修改指针本身int* const ptr2 = &value; // const指针，指向int
*ptr2 = 20; // 可以修改指向的值
// ptr2 = nullptr; // 错误：不能修改指针本身// 3. const成员函数
class MyClass {
public:int getValue() const { // const成员函数，承诺不修改对象状态return value;// value = 10; // 错误：不能在const成员函数中修改成员变量}
private:int value = 0;
};

二、引用

        1、特点：

        ①引用是给变量取个别名，必须初始化，且不能重新绑定。

        ②没有独立的内存空间，与被引用变量共享同一内存。

        ③比指针更安全，不能为null。

        ④常用于函数参数传递和返回值。

        2、示例：

int main() {int x = 10;int& ref = x; // ref是x的引用ref = 20; // 修改ref等同于修改xstd::cout << x; // 输出20int y = 30;// ref = y; // 不是重新绑定，而是把y的值赋给ref(即x)// 引用作为函数参数auto swap = [](int& a, int& b) {int temp = a;a = b;b = temp;};int a = 1, b = 2;swap(a, b); // 直接修改原变量std::cout << a << " " << b; // 输出2 1
}

三、const引用

        1、特点：

        ①不能通过引用修改被引用的对象。

int num = 10;
const int& ref = num;
ref = 20; // 错误，不能通过const引用修改被引用的对象
num = 20; // 正确，直接通过变量名可以修改

        ②可以绑定到临时对象、右值。

const int& ref1 = 5; // 合法，将const引用绑定到字面量5
const int& ref2 = int(10); // 合法，将const引用绑定到临时对象
int num = 10;
int& ref3 = num; // 合法
int& ref4 = 5; // 错误，普通引用不能绑定到右值

        ③常用于函数参数，避免不必要的拷贝同时防止修改。（下面第二条进行了详细解释）

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;void printString(const string& str) {cout << str << endl;
}
int main() {string s = "Hello, World!";printString(s);return 0;
}

        2、注意:普通函数使用引用传递是为了避免对象拷贝，而拷贝构造函数使用引用传递是为了接收要被拷贝的对象，并且在函数体内部完成对象的拷贝操作。

#include <iostream>
using namespace std;class MyClass {
public:int* data;// 构造函数MyClass(int value) {data = new int(value);cout << "Constructor called." << endl;}// 拷贝构造函数MyClass(const MyClass& other) {data = new int(*(other.data));cout << "Copy constructor called." << endl;}// 析构函数~MyClass() {delete data;}
};// 使用const引用作为参数的普通函数
void func(const MyClass& obj) {// 函数内部操作cout << "Value in func: " << *(obj.data) << endl;
}int main() {MyClass obj(10);func(obj);return 0;
}

四、const、引用以及const引用的比较

        ①能否修改：const变量不能修改；引用可以修改，const 引用不能修改。

        ②能否重新绑定：const变量无绑定这一说；引用不能重新绑定；const引用不能重新绑定。

        ③是否需要初始化：const变量必须初始化；引用必须初始化；const引用必须初始化。

        ④能否绑定到临时对象：const变量无绑定这一说；引用不能绑定；const引用能绑定到临时对象。

        ⑤内存占用：const变量有独立内存；引用无独立内存；const引用无独立内存。

        ⑥主要用途：const变量用来定义常量；引用用来取别名、参数传递；const引用安全传递参数。

五、综合应用

        示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Student {
public:// const引用参数，避免拷贝同时防止修改Student(const string& name) : name(name) {}// const成员函数，承诺不修改对象状态const string& getName() const { return name; }// 返回const引用，避免拷贝同时防止外部修改const string& getConstRefName() const { return name; }// 返回普通引用，允许外部修改string& getRefName() { return name; }private:string name;
};void printStudent(const Student& s) {cout << "Student: " << s.getName() << "\n";// s.getRefName() = "NewName"; // 错误：s是const引用
}int main() {const string name = "Alice";Student s(name);printStudent(s);// 通过引用修改s.getRefName() = "Bob";printStudent(s);// 尝试通过const引用修改const string& nameRef = s.getConstRefName();// nameRef = "Charlie"; // 错误：不能通过const引用修改// 临时对象printStudent(Student("Temp"));
}

六、constexpr与const区别

        1、constexpr

        （1）介绍：constexpr是C++11新特性，用于定义编译器常量和能在编译期求值的函数。

        （2）特点：

                ①表示值或函数在编译期就能确定。

                ②可用于变量、函数、构造函数等。

                ③C++17引入了if constexpr编译期条件判断。

        （3）用途：

                ①在编译期完成计算，而不是在运行期

constexpr int factorial(int n) {return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
}constexpr int fact5 = factorial(5);  // 编译时计算120
// 等价于直接写 constexpr int fact5 = 120;

                ②比#define宏更加安全。

constexpr int MAX_SIZE = 100;  // 替代 #define MAX_SIZE 100
int buffer[MAX_SIZE];          // 可用于数组大小

                ③可以在编译期构造和初始化对象

class Point {
public:constexpr Point(double x, double y) : x(x), y(y) {}constexpr double getX() const { return x; }
private:double x, y;
};constexpr Point origin(0.0, 0.0);  // 编译期构造
constexpr double x = origin.getX(); // 编译期调用成员函数

        （4）示例：

constexpr int size = 10;  // 编译期常量
int arr[size];           // 可用于数组大小// constexpr函数
constexpr int factorial(int n) {return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}constexpr int fact5 = factorial(5);  // 编译期计算

        2、constexpr和const区别

        ①求值时机：const运行时常量（也可以是编译期确定）；constexpr必须是编译期确定。

        ②初始化要求：const必须初始化；constexpr必须用常量表达式初始化，可以定义数组、结构体。

        ③函数应用：const不能保证编译期求值；constexpr可以在编译期求值。

        ④指针使用：const可以修饰指针本身或指向的内容；constexpr必须指向编译期确定的内存。

        ⑤主要用途：const运行时常量，保证不变性，不能作为模板参数；constexpr编译期计算，可以作为模板参数。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{constexpr int num = 1 + 2 + 3;//constexpr也可换成const，这样下面url[num]也不报错int url[num] = {1,2,3,4,5,6};//如果上面不写constexpr,直接url[num]，则会显示num不可用做常量couts<< url[1] << endl;return 0;
}

七、校招面试常问内容

1、const的作用的用法？

        ①定义常量：const int MAX = 100。

        ②保护函数参数不被修改：void func(const int other)。

        ③保护类成员不被修改：const成员函数。

        ④保护指针指向的内容：const char* p或char* const p。

2、const指针与指针const的区别？

const int* p1;    // 指向const int的指针，指针可变，内容不可变
int const* p2;    // 同上，等价写法
int* const p3;    // const指针，指向int，指针不可变，内容可变
const int* const p4;  // 指向const int的const指针，都不可变

3、const成员函数的作用是什么？能修改成员变量吗？

        ①不修改对象状态。

        ②不能修改非mutable成员变量。

        ③可以被const对象调用。

4、指针和引用的区别？

        ①指针有自己的一块空间，而引用只是一个别名。

        ②使用sizeof看一个指针的大小，x32环境下4字节，x64环境下8字节；而引用则是引用对象的大小。

        ③指针在使用时可以指向其他对象，而引用只能是一个对象的引用，不能改变；指针有多级指针，而引用没有多级引用。

        ④指针和引用的++含义不同，指针++为整个类型++，引用++只是单纯+1.

        ⑤如果返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引起内存泄漏。（因为返回动态内存分配的对象时，指针可以为null而引用不可以。如果使用动态分配的内存，当返回的引用超出作用域，无法释放内存，造成内存泄漏，而指针可以通过delete释放）

        ⑥作为参数传递的时候，指针需要被解引用才能对对象进行操作，而直接对引用的修改都会改变引用所指向的对象。（*解引用，然后才能访问对象，因为指针指向内存，引用指向对象）

5、为什么函数参数常用const引用？

        ①避免拷贝大对象的开销。

        ②防止意外修改传入的参数。

        ③可以接受临时对象（右值）。

6、函数返回引用时，需要注意什么？

        ①绝不能返回局部变量的引用（局部变量在函数内部定义，函数结束空间后内存空间被释放。如果返回局部变量的引用，在函数外使用该引用，访问的是不存在的内存空间）。

        ②可以返回成员变量、静态变量或传入参数的引用（成员变量是类的一部分，静态变量在整个程序运行期间都存在，传入参数的生命周期在函数调用期间都有效）。

7、const引用的特点？

        ①可以绑定到右值（临时对象）。

        ②可以延长对象的生命周期。

最后，如有不足和错误的地方，期待私信指正！