c++ const pointer

在 C/C++ 中，const 关键字与指针结合使用时，会产生不同的效果，主要是 const 指针 和 指向 const 的指针 两种情况。这两者在语法、含义和使用场景上有着明显的区别。以下是对这两种指针的详细讲解：

1. 指向 const 的指针

定义：指向 const 对象的指针，表示指针指向的内存中的数据是只读的（不能通过该指针修改）。但指针本身的值（即指向的地址）是可以改变的。

语法：

const T *ptr;  // 或 T const *ptr;

T 是数据类型（如 int, char 等）。
const 修饰的是 *ptr，表示指针指向的内容是常量。
这种指针可以指向任何 T 类型的数据（包括非 const 数据），但通过该指针无法修改指向的数据。

特点：

不能通过指针修改指向的数据：*ptr = value 会导致编译错误。
指针本身可以改变：可以让 ptr 指向其他地址。
可以指向非 const 数据：即使指向非 const 数据，也只能以只读方式访问。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    const int *ptr = &a; // 指向 const 的指针
    // *ptr = 15;       // 错误：不能通过 ptr 修改 a 的值
    ptr = &b;          // 正确：可以改变 ptr 指向的地址
    printf("%d\n", *ptr); // 输出 20

    return 0;
}

使用场景：

当函数参数需要传递指针，但不希望通过该指针修改数据时，常用 const T *。
例如：

void printValue(const int *p) {
    // *p = 100; // 错误：不能修改
    printf("%d\n", *p);
}

2. const 指针

定义：指针本身是常量，表示指针的地址不可改变（即不能指向其他地址），但指针指向的数据是可以修改的（如果数据本身不是 const）。

语法：

T * const ptr = &some_variable;

const 修饰的是 ptr，表示指针本身是常量。
必须在定义时初始化，因为 const 指针不能重新赋值。
通过该指针可以修改指向的数据（只要数据本身不是 const）。

特点：

指针的地址不可变：不能让 ptr 指向其他地址。
可以通过指针修改数据：*ptr = value 是合法的（如果数据本身不是 const）。
必须初始化：定义 const 指针时必须指定初始地址。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    int * const ptr = &a; // const 指针
    *ptr = 15;         // 正确：可以修改 a 的值
    // ptr = &b;       // 错误：不能改变 ptr 的指向
    printf("%d\n", *ptr); // 输出 15

    return 0;
}

使用场景：

当需要确保指针始终指向同一地址，但允许修改该地址的数据时使用。
例如，固定指向某个全局变量或数组的指针。

3. const 指针指向 const 数据

定义：结合上述两种情况，指针本身是常量，且指向的数据也是常量。

语法：

const T * const ptr = &some_variable;

第一个 const 修饰 *ptr，表示不能通过指针修改数据。
第二个 const 修饰 ptr，表示指针本身不能改变指向。
必须在定义时初始化。

特点：

指针不可变：不能让 ptr 指向其他地址。
数据不可变：不能通过 ptr 修改指向的数据。
提供最高级别的限制，适用于完全不可修改的场景。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    const int * const ptr = &a; // const 指针指向 const 数据
    // *ptr = 15;     // 错误：不能修改数据
    // ptr = &b;      // 错误：不能修改指针
    printf("%d\n", *ptr); // 输出 10

    return 0;
}

使用场景：

当需要完全锁定指针及其指向的数据时使用，例如在嵌入式系统中操作硬件寄存器。

4. 总结与对比

类型	语法	指针地址可变	数据可通过指针修改	使用场景示例
指向 const 的指针	`const T *ptr`	是	否	函数参数传递，保护数据不被修改
const 指针	`T * const ptr`	否	是（非 const 数据）	固定指针指向的地址
const 指针指向 const	`const T * const ptr`	否	否	完全锁定指针和数据，硬件寄存器

5. 记忆技巧

阅读顺序：从右到左读指针声明：
- const int *ptr：*ptr 是 const int，即指针指向的是常量 int。
- int * const ptr：ptr 是 const，即指针本身是常量。
- const int * const ptr：*ptr 是 const int，且 ptr 是 const，两者都不可变。
const 位置：
- const 在 * 之前，修饰的是指向的数据。
- const 在 * 之后，修饰的是指针本身。

6. 注意事项

指向非 const 数据的 const 指针：
- const int *ptr 可以指向 int 或 const int，但不能通过 ptr 修改数据。
- 反过来，int *ptr 不能指向 const int（会丢失 const 限定）。
const 指针的初始化：
- T * const ptr 必须在定义时初始化，否则无法使用。

多级指针：

对于多级指针（如 int **ptr），const 可以修饰每一级，规则类似。例如：

const int **ptr;      // 指向 const int* 的指针
int * const *ptr;     // 指向 int* 的 const 指针

7. 实际应用

函数参数：const T * 常用于函数参数，防止函数修改传入的数据。例如 strlen(const char *str)。
类成员函数：在 C++ 中，const 指针常用于类成员函数的参数或返回值，以保护对象状态。
嵌入式系统：const T * const 常用于硬件寄存器操作，确保地址和数据都不被意外修改。

如果有更具体的代码或场景需要分析，请提供，我可以进一步讲解！