C++中頂層const與底層const

在C++中，const關鍵字用于定義常量，但它在指針和引用上下文中會產生兩種不同的常量性：頂層const（top-level const）和底層const（low-level const）。理解它們的區別是避免編譯錯誤和提高代碼質量的關鍵。

1. 核心概念解析

類型	含義	典型場景
頂層const	對象本身不可被修改	指針本身是常量
底層const	指針/引用指向的對象不可被修改	指向常量數據的指針/引用

2. 指針場景詳解（含示例代碼）

int x = 10, y = 20;// 情況1: 頂層const（指針本身為常量）
int* const p1 = &x;  // p1的地址不可變
*p1 = 30;            // ? 合法：修改x的值
// p1 = &y;          // ? 錯誤：p1的地址不可變// 情況2: 底層const（指向的數據為常量）
const int* p2 = &x;  // p2指向的數據不可變
// *p2 = 40;         // ? 錯誤：試圖修改常量數據
p2 = &y;             // ? 合法：更改指針地址// 情況3: 雙重const
const int* const p3 = &x; // 地址和數據均不可變
// *p3 = 50;              // ? 錯誤
// p3 = &y;               // ? 錯誤

3. 引用場景詳解

引用只有底層const（本身綁定關系不可變，因此不需要頂層const）：

int a = 100;
const int& r = a;   // r是底層const
// r = 200;        // ? 錯誤：無法通過r修改a
a = 200;            // ? 合法：直接修改a（r的值同步變為200）

4. 關鍵規則與實戰應用

拷貝操作中的限制

? 底層const → 底層const：安全（權限保留）

const int* src = &x;
const int* dest = src; // 合法：底層const匹配

? 非底層const → 底層const：需要顯式類型轉換

int* src = &x;
const int* dest = src;  // ? 合法：增加底層const
// int* dest = src_const; // ? 錯誤：放棄底層const需強制轉換

函數重載中的影響
頂層const不影響重載，底層const會產生不同簽名：

void func(int* p);        // #1
void func(const int* p);  // #2 不同函數（底層const）void func(int i);         // #3
void func(const int i);   // ? 與#3沖突（頂層const無效）

const成員函數
隱含底層const：this指針變為const T*

class MyClass {
public:void modify() { /* 可修改成員 */ }void inspect() const { /* 只讀成員 */ } // 底層const：this -> const MyClass*
};

5. 判斷技巧表格

聲明形式	頂層const	底層const	可修改部分
`int* const ptr`	?	?	`*ptr`的值
`const int* ptr`	?	?	`ptr`指向的地址
`const int& ref`	-	?	原變量（非通過ref）
`const int* const p`	?	?	無

6. 總結與最佳實踐

頂層const：保護容器（指針/對象本身），編譯器直接校驗。
底層const：保護內容（指向的數據），影響類型系統和函數交互。
設計原則：
1. 優先使用底層const保護函數參數（避免意外修改）
2. const成員函數應嚴格遵循只讀約定
3. 使用const_cast謹慎突破底層const（通常表示設計問題）