顶层const和底层const

在C++中，const修饰符用于声明常量，有两种常见的形式：顶层const和底层const，它们之间的区别在于它们修饰的对象及其在不同场景中的作用。

1. 顶层const (Top-level const)

顶层const用于修饰变量本身，使其成为常量。这意味着变量的值不能被修改。例如：

const int a = 10;

在这段代码中，a是顶层const，表示a的值不能被改变。

• 作用：限制变量本身，使其不能被修改。
• 应用场景：通常用于声明某个变量的值不可改变。

2. 底层const (Low-level const)

底层const则用于修饰指针或引用所指向的对象，使得通过指针或引用不能修改该对象的值。例如：

const int* ptr;

这里，ptr是一个指向int常量的指针，ptr本身可以指向不同的地址，但不能通过ptr修改所指向对象的值。

• 作用：限制指针或引用指向的对象的可修改性。
• 应用场景：用于指针或引用，使其无法修改所指向的对象的值。

例子区分顶层const和底层const：

int x = 5;
const int* p1 = &x;    // p1是底层const，不能通过p1修改x的值
int* const p2 = &x;    // p2是顶层const，不能改变p2指向的地址
const int* const p3 = &x; // p3既是顶层const又是底层const，既不能修改p3指向的地址，也不能修改x的值

• p1是一个指向int常量的指针（底层const），可以改变指针的指向，但不能通过p1修改所指向对象的值。
• p2是一个常量指针（顶层const），即指针本身是常量，不能改变其指向的地址，但可以通过p2修改指向对象的值。
• p3同时是顶层和底层const，既不能修改指针的指向，也不能修改指针指向对象的值。

总结：顶层const用于限制变量本身的修改，底层const用于限制通过指针或引用修改所指向的对象。

我将逐行分析这些代码并解释其中的关键点，帮助你理解顶层const和底层const的作用。

const int a = 10;
int b = a;

• a是顶层const，表示它是一个常量，值为10，不能被修改。
• b是一个普通的整数，它的值被初始化为a的值（即10），这在C++中是合法的，因为b不是const类型。

const int *const p = new int(10);
int *p1 = p;  // 错误
int *const p2 = p;  // 错误
const int *p3 = p;

• p是一个顶层和底层const指针：const int*表示p指向一个const int（底层const），即通过p不能修改其所指向的值；const p（顶层const）表示p本身是一个常量指针，不能修改它指向的地址。
• p1的类型是int*，试图将const int*类型的p赋值给非const的p1，这是非法的，编译器会报错。因为p1可以修改所指向对象的值，但p不能。
• p2的类型是int *const，表示p2是一个常量指针，不能改变指向的地址，但可以通过p2修改指向对象的值。由于p是const int*，不能通过p2修改对象的值，因此也是非法的。
• p3的类型是const int*，与p兼容，因此可以赋值。

int *p4 = &a;  // 错误

• a是const int，但是p4是一个普通的int*，这意味着通过p4可以修改a的值。这是非法的，因为a是一个常量，不能通过普通指针来修改。

const int &r1 = 20;
int &r2 = a;  // 错误
int &r3 = r1;  // 错误

• r1是一个对const int的引用，绑定到字面值20上，这是合法的，因为C++允许const引用绑定到字面值或常量表达式。
• r2是一个普通的引用，试图引用a，但a是const，不能通过非const引用绑定到常量。
• r3也是一个普通的引用，试图引用r1，但由于r1是const，r3不能通过非const引用绑定到一个const引用上。

结论：

• 顶层const限制变量本身的修改，如p指向的地址不能被修改。
• 底层const限制通过指针或引用对对象值的修改，如p指向的值不能被修改。
• 非const指针或引用不能指向const对象或通过非const引用绑定const对象。

p3的类型是const int*，与p兼容，因此可以赋值。这个如何理解

这句话的意思是：p3的类型是const int*，而p的类型是const int *const。虽然p是一个常量指针（顶层const），但它指向的是一个const int类型的值（底层const），因此p的底层类型与p3相同，都是指向const int的指针。

详细解释：

const int *const p = new int(10);  // p 是 const 指针，指向 const int
const int *p3 = p;                 // p3 是指向 const int 的普通指针

• p的类型：const int *const p

  • const int *：表示指针指向一个const int类型的对象（底层const），即不能通过该指针修改所指向的整数值。
  • const p：表示p本身是一个常量指针（顶层const），也就是说指针的地址不能改变。

• p3的类型：const int *p3

  • const int *：表示指针p3指向一个const int类型的对象（底层const），即不能通过该指针修改所指向的整数值。

为什么p3可以赋值为p？

尽管p是一个常量指针（顶层const），但p3不需要关心p本身是否是常量指针，p3只关心p指向的对象类型（底层const）。由于p指向的是一个const int，这与p3的类型兼容，因此可以赋值。

具体来说：

• p指向的是const int，这与p3的底层const要求兼容。
• 赋值时，p的顶层const（即指针本身不可修改）并不影响赋值给p3，因为p3本身不是常量指针，允许指针指向其他地址。

因此，p3可以指向与p相同的地址，但不能通过p3修改指向的值（因为是const int*）。