C++的函数指针变量作为函数的形参和实参作为形参为什么不能加const

最近写了几篇深层次讨论数组和指针的文章,其中提到了“C语言中,所有非数组的形式参数传递均以值传递形式”

而关于值传递,指针传递,引用传递这几个方面还会存在误区, 所有我觉的有必要在这里也说明一下~

下文会通过例子详细说明哦

形参是实参的拷贝,改变形参的值并不会影响外部实参的值。从被调用函数的角度来说,值传递是单向的(实参->形参),参数的值只能传入,

不能传出。当函数内部需要修改参数,并且不希望这个改变影响调用者时,采用值传递。

形参为指向实参地址的指针,当对形参的指向操作时,就相当于对实参本身进行的操作

形参相当于是实参的“别名”,对形参的操作其实就是对实参的操作,在引用传递过程中,被调函数的形式参数虽然也作为局部变量在栈

中开辟了内存空间,但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参的任何操作都被处理成间接寻址,即通过

栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量。正因为如此,被调函数对形参做的任何操作都影响了主调函数中的实参变量。

下面的代码对此作出了细致解释(从实参,形参在内存中存放地址的角度 说明了问题的本质,容易理解  )

 

运行结果如下,(不同的机器可能会有所差别)

可以看出,实参的地址为0x22ff44

采用值传递的时候,函数操作的地址是0x22ff20并不是实参本身,所以对它进行操作并不能改变实参的值

再看引用传递,操作地址就是实参地址 ,只是相当于实参的一个别名,对它的操作就是对实参的操作

接下来是指针传递,也可发现操作地址是实参地址

那么,引用传递和指针传递有什么区别吗?

(1)引用被创建的同时必须被初始化(指针则可以在任何时候被初始化)。 

(2)不能有NULL引用,引用必须与合法的存储单元关联(指针则可以是NULL)。 
(3)一旦引用被初始化,就不能改变引用的关系(指针则可以随时改变所指的对象)。 

指针传递参数本质上是值传递的方式,它所传递的是一个地址值。值传递过程中,被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理,

即在栈中开辟了内存空间以存放由主调函数放进来的实参的值,从而成为了实参的一个副本。值传递的特点是被调函数对形式参数的

任何操作都是作为局部变量进行,不会影响主调函数的实参变量的值(这里是在说实参指针本身的地址值不会变)如果理解不了大可跳过这段

指针传递和引用传递一般适用于

函数内部修改参数并且希望改动影响调用者。对比指针/引用传递可以将改变由形参“传给”实参(实际上就是直接在实参的内存上修改,

不像值传递将实参的值拷贝到另外的内存地址中才修改)。

另外一种用法是:当一个函数实际需要返回多个值,而只能显式返回一个值时,可以将另外需要返回的变量以指针/引用传递

给函数,这样在函数内部修改并且返回后,调用者可以拿到被修改过后的变量,也相当于一个隐式的返回值传递吧。

以下是我觉得关于指针和引用写得很不错的文章,大家可参照看一下,原文出处地址: 

从概念上讲。指针从本质上讲就是存放变量地址的一个变量,在逻辑上是独立的,它可以被改变,包括其所指向的地址的改变和其指向的地址中所存放的数据的改变。

而引用是一个别名,它在逻辑上不是独立的,它的存在具有依附性,所以引用必须在一开始就被初始化,而且其引用的对象在其整个生命周期中是不能被改变的(自始至终只能依附于同一个变量)。

C++中,指针和引用经常用于函数的参数传递,然而,指针传递参数和引用传递参数是有本质上的不同的:

指针传递参数本质上是值传递的方式,它所传递的是一个地址值。值传递过程中,被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理,即在栈中开辟了内存空间以存放由主调函数放进来的实参的值,从而成为了实参的一个副本。值传递的特点是被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行,不会影响主调函数的实参变量的值。(这里是在说实参指针本身的地址值不会变)

而在引用传递过程中,被调函数的形式参数虽然也作为局部变量在栈中开辟了内存空间,但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参的任何操作都被处理成间接寻址,即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量。正因为如此,被调函数对形参做的任何操作都影响了主调函数中的实参变量。

引用传递和指针传递是不同的,虽然它们都是在被调函数栈空间上的一个局部变量,但是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而对于指针传递的参数,如果改变被调函数中的指针地址,它将影响不到主调函数的相关变量。如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量,那就得使用指向指针的指针,或者指针引用。

为了进一步加深大家对指针和引用的区别,下面我从编译的角度来阐述它们之间的区别:

程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上,符号表上记录的是变量名及变量所对应地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值,而引用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值。符号表生成后就不会再改,因此指针可以改变其指向的对象(指针变量中的值可以改),而引用对象则不能修改。

最后,总结一下指针和引用的相同点和不同点:

指针指向一块内存,它的内容是所指内存的地址;而引用则是某块内存的别名。

●指针是一个实体,而引用仅是个别名;

●引用只能在定义时被初始化一次,之后不可变;指针可变;引用“从一而终”,指针可以“见异思迁”;

前者指引用本身即别名不可以改变,这是当然的,所以不需要这种形式,后者指引用所指的值不可以改变)

●引用不能为空,指针可以为空;

●“sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小,而“sizeof 指针”得到的是指针本身的大小;

●指针和引用的自增(++)运算意义不一样;

●引用是类型安全的,而指针不是 (引用比指针多了类型检查)

 

C++中函数形参主要分为两类,如图1所示,

一、当函数参数为非引用形参时,传进函数体内的是实参的拷贝,(注意,对于基本类型而言,拷贝的是实参的值,对于指针而言拷贝的是实参的地址

(1)若形参为非const的基本类型,则即可接收const实参,也可接收非const实参。只是在函数体内修改形参的值不影响实参的值。

因为对于基本类型的形参而言,传递进函数体的是实参拷贝的值,而不是实参本身,所以在函数体内修改实参的值不影响实参。

(2)若形参为非const的指针类型,则即可接收const实参,也可接收非const实参。在函数体内修改形参的值会影响实参的值。

因为对于指针类型的形参而言,传递近函数体的是实参指针地址的拷贝,形参指针和实参指针指向同一个地址,修改实参指针所指向的值会影响实参指针的所指向的值。

(3)若形参为const的基本类型,则即可接收const实参,也可接收非const实参。只是在函数体内不能修改形参的值。

(4)若形参为const的指针类型,则只能接收const类型的指针实参,不能接收非const的指针实参。

const指针的初始化规则:可以将指向const对象的指针指向非const对象,不可以将指向为非const对象的指针指向const对象。

二、当函数为引用形参时,传递近函数体内的是实参本身,因为引用就是变量的别名,改变引用的值同时会影响变量的值。

(1)引用形参是实参的别名,可以达到修改实参的目的。

(2)引用形参可以额外的返回值。

(3)对于函数体内不修改形参值的情况,应该将形参设置为const &,即const引用,可减少值的拷贝赋值。

(4)指向指针的引用若在函数体进行改变,则改变的是指针所指向对象的值。

当形参类型为基本数据类型时,非const形参可以接收const实参,同时也可以接收非const实参;

当形参类型为基本数据类型时,const形参可以接收const实参,同时也可以接收非const实参。

当形参为const参数时,不能在函数体内修改该形参的值。

当形参为const指针时,不能修改指针所指向的值。

当形参为非const指针时,只能接收非const指针实参,不能接收const指针实参。

当形参为const指针时,既可以接收非const指针实参, 也可以接收const指针实参。

//引用形参,是实参的别名,修改的是实参的值 
//引用形参相当于额外的返回值
//在函数体内不需要修改的形参都应该设置为const &,即const引用 
 
 
 


对于学习内存布局而言,学会了这个工具,就好像学算术的人会使用了计算器。另外,gcc/g++的话,


来自对《深度探索C++对象模型 侯捷译》的一点总结、体会。

Only one reason,静态成员函数没有this指针,不与类的实例(对象)“挂钩”。

1) 基础:何为this指针?它有什么用?

this指针指向类的某个实例(对象),叫它当前对象。

void A::foo ( ); 会被编译器转化为一个外部的、非成员的、普通的函数:(实际的函数名还会包含类名与形参的编码,以区分不同的类和重载,但这里为了简单,仍用foo)

拓展,另一个带返回值的函数例子:

如果直接调用bar.foo(),会有临时变量,不考虑代码优化。

“返回值为引用类型”跟“返回值为指针类型”的道理是一样的,引用在必要的时候是通过指针(常量指针 type * const,所以引用必须初始化,而且自始至终都代表那一个变量 ) 实现的,二者在编译器的汇编(机器指令)实现机制是一样的。“不要返回局部对象的指针(地址值)”,同理不要返回局部对象的引用。C++是面向对象的高级语言,however,本书的作者Lippman认为了解C++的实现机理对于中高级C++程序员来说是必需的。如果不知道编译器对你的代码做了什么,那么代码的效率永远都是未知数。嵌入式、硬件开发的厉害C程序员看一眼C代码,甚至都知道它在目标平台上的汇编是什么样的。这种C语言与汇编的关系,使得C语言适合某些嵌入式、驱动、操作系统等底层开发。虽然C++的设计者想在语言层面对程序员做透明化处理(比如引用),但是面对以“保证效率和兼容C的情况下提供OO”为设计目标的C++,程序员还是了解一下底层为好。

C++ 的多态离不开 虚函数 和 指针(或引用),缺一不可。


一个类如果含有虚函数,那么这个类的每个对象都会额外拥有一个编译器添加的指针(虚表指针 vptr),指向一个本类的对象所共享的一维数组(虚函数表),虚函数的地址就存放在一维数组的项(slot 槽)中(此外虚函数表还存放了类型信息,位于最开头)。【不考虑多重继承(乃至虚拟继承)这些复杂的境况,很多时候该用组合,而非继承。】仅就这种机制,父类、子类对象的不同之处在于虚函数表里存放的地址不同(类型信息也不同)。而虚函数表,一个类准备一个就好了。

这样,若ptr指向的是父类对象,则ptr->vptr指向父类的虚函数表,从而调用的是父类的foo函数;若ptr指向的是子类对象,则ptr->vptr指向该子类的虚函数表,从而调用的是该子类的foo函数;这样就实现了多态。

这样const成员函数就不能修改对象,从而const对象只调用const成员函数,不能调用非const成员函数。

道理与const是一样的,不再重复。

static成员函数没有this指针,所以只能访问static成员(属于类的),不能直接访问non static成员(属于对象的)。

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