C++：引用、指针与const

1. 引用

引用即绑定到另一个对象上，因此定义了一个引用，对其操作即是对与之绑定的对象进行操作（如为引用赋值，获取引用的值，以引用作为初始值...）。

定义引用时是绑定对象，因此必须在定义引用同时必须初始化。 引用本身不是对象，只是另一个对象的别名，因此不能定义引用的引用，也不能定义引用的指针。 引用本身非对象，因此不能进行赋值和拷贝，一旦定义了引用，其只能绑定这个对象，无法再绑定别的对象。但一个对象可以定义多个引用。 引用的类型要与之绑定的对象严格匹配（不支持类型转换），并且引用只能绑定在变量/对象上，不能绑定字面值或者表达式上（即形参为string &str；时，必须使用变量初始化，“hello word”初始化将编译出错）。——两个例外情况

2. 指针

与引用类似，实现对对象的间接访问。

指针允许在定义时进行初始化，此时将执行默认初始化。 指针本身是对象，因此可以定义指针的引用，可以对指针赋值和拷贝（对指针赋值即是存放新的地址，指向新的对象），因此在其生命周期内可以先后指向不同对象。并且一个对象可以定义多个指针。 初始化为空指针，即不指向任何对象。（int *p=0；或者int *p=nullptr；均可以。  但是int i=0; int *p=i; 不是初始化空指针语句。） 指针类型和它指向的对象类型必须严格匹配（不支持类型转换），并且指针只能指向变量/对象，不能指向字面值或者表达式。——两个例外情况

指针和引用的本质区别：

引用不是对象，指针本身即是对象。

指针和引用的共同：

都需要类型和对象类型严格匹配（不支持类型转换），并且指针只能指向变量/对象，不能指向字面值或者表达式。同时，也都对常量指针和常量引用出现例外情况，即这两种情况下可以使用一般的初始化。

指针值（前三种有效）：

1.指向一个对象； 2.指向末尾的下一个位置； 3.空指针，即指针不指向任何对象； 4.无效指针。

注意：

1、试图拷贝或者以其他形式访问一个无效指针将引发错误，访问无效指针的后果无法预计，并且编译器不检查此类错误，在设计程序时，必须清楚所有指针的有效性；

2、第2和3种指针虽然有效，但并不指向任何具体对象，因此访问此类指针的对象也不允许。

因此：建议初始化所有指针，并且尽量在定义了对象之后，再定义对象的指针。如若不清楚指针的指向，可以暂时初始化为nullptr或0 ，此时编译器即可以知道所有指针的指向。

指针作为条件判断：

前提：指针有效。

如if（p）...      空指针，条件为0；其他有效指针，条件为1 。

如if（*p）...     表示指针指向的对象作为条件判断。

比较两个指针是否相等。相等情况有三：都为空指针；都指向同一对象；都指向同一对象的下一个地址。

3. const 限定符

普通类型限定：

const只是个限定符，限定了不能改变其值，此限定只在要改变const变量的值时才起作用。

const对象一旦创建即不能改变其值，因此const对象必须在定义时初始化（普通初始化——直接、隐式、表达式、常值、变量） const限定只在改变其值时限制，对其他操作并不影响。因此和普通初始化相同，可以用变量、常量初始化，也可以进行隐式地类型转换。同时也可以拷贝const对象，并赋值给常量对象或者变量对象（因为对变量的拷贝不会改变对象的值，赋值会改变对象的值）。 定义并初始化一个const变量，则编译器会在整个文件中将所有用到const对象替换成其初始值。 即使用常量初始值代替const对象 多文件使用const对象，需要在声明和定义中都加extern关键字

3.1 const 与引用

const int ci=2017；

const int &ri=ci；

对常量的引用可以绑定常量和非常量，但是const限定了 不能通过引用改变其绑定对象的值，但可以通过别的方式改变对象的值（直接给对象赋值，或者定义一个新的普通引用）。当然，无论是加不加const，都可以使用解引用或者用引用直接赋值等普通操作（如 int i1 = 0; const int &ci = i1;  int i2 = ci; 可以用常量引用给普通变量赋值）。

引用中的一种例外：

对常量的引用，在初始化时允许使用任意表达式作为初始值，只要该表达式能转换成引用的类型（常量int）即可。——也即可以进行普通初始化，即 允许常量引用绑定 非常量的对象、字面值或者一般表达式，且允许发生隐式转换。 （因为 对常量的引用 只是限定了不能通过引用改变绑定对象，并没有限定对象本身是不是一个常量，也没有限定不能通过其他方式改变对象的值）

注释：

对常量的引用可以普通初始化，可以绑定非常量，但常量对象必须用对常量的引用绑定（但常量对象可以赋值给常量或变量对象）。

3.2 const 与指针

指针可以指向常量和非常量，但是const限定 不能通过指针改变其所指对象的值，但可以通过别的方式改变对象的值。当然，无论是加不加const，都可以使用解引用等普通操作，但不能把存放了 指向常量的指针 赋给另一个普通指针（int i = 0;  const int *pi1 = &i; int *pi2 = pi1;）。

指针中的一种例外：

指向常量的指针，可以指向一个非常量对象。 （因为 指向常量的指针 只是限定了不能通过指针改变对象的值，但没有规定对象本身是不是一个常量，也没有限定不能通过其他方式改变对象的值）

注释：

指向常量的指针 可以指向非常量（普通初始化），但要存放常量的地址必须使用 指向常量的指针。

指针和引用对于const的区别：常量指针（也是普通类型限定）

（1）指针是对象，引用不是对象，因此允许把指针定义为常量，即常量指针。

常量指针必须初始化，初始化完成后，不能改变指针的值，即不能改变指针的指向地址。（和普通限定下的对象一样，可以用常量指针赋值给常量或变量指针，且是普通赋值） 变量地址存储为常量指针  int errNumb=0;  int *const curErr=&errNumb;常量地址存储为指向常量的常量指针 const double pi=3.14;  const double *const pip =π 而能不能改变常量指针指向的变量的值，完全依赖于对象的类型。 （2）引用和指针操作不同，引用相当于绑定对象的别名（对对象的直接访问），指针是存放对象的地址（解引用，为间接访问）。 因此引用“ 无论是加不加const，都可以使用用引用实现直接赋值等普通操作，因为此时相当于使用了对象（如 int i1 = 0; const int &ci = i1;  int i2 = ci;编译通过， 可以用常量引用给普通变量赋值）。”而指针“ 无论是加不加const，都可以使用解引用等普通操作，但不能把存放了 指向常量的指针 赋给另一个普通指针（int i = 0;  const int *pi1 = &i;  int *pi2 = pi1;编译出错，不能用 const int * 初始化 int *）。”

注释：

对const的引用和指向常量的指针都是对引用和指针的限定，不能通过引用或指针方式改变对象的值。

而常量指针，const限定的是变量类型，和前边的const限定符一样，即不能改变变量的值，在常量指针下，即是不能改变指针的指向。

3.3 顶层const和底层const：

实际上是对 非常量引用、非常量指针、普通类型限定（包括常量指针）、对const的引用、指向const的指针 初始化和赋值的总结。

但是对于引用和指针的使用，不通过绑定或指针改变对象的值，因此可以进行普通赋值和解引用操作 或 其他改变对象值的操作。（如 const int & ci=i1;  int i2=ci; 此处是使用引用操作，而不是绑定常量对象）

顶层const：作用于对象本身的 const，即对变量const；对指针本身const（常量指针） 底层const：对引用和指针的限定 对象拷贝操作时，顶层和底层const区别比较大： 顶层的const作用于对象本身，即是普通的类型限定，因此定义时必须初始化，且支持普通初始化——直接、隐式、表达式、常值、变量，也即支持用顶层const对象初始化。而顶层const当然可以作为被拷贝对象，因为拷贝不会改变对象的值（如 const int i1= 's' ;  int i2=i1;）。 底层const作用于引用和指针限定，即是 对常量的引用 和 指向常量的指针。因此常量对象只能用 对常量的引用 或者 指向常量的指针 绑定或者存储；而 对常量的引用 和 指向常量的指针 可以 绑定或者指向 非常量对象（即引用和指针的例外情况），但非常量引用或指针不能绑定或指向常量对象（因为引用和指针要求类型严格匹配）。