cv ( const and volatile ) type qualifiers

出现在任何类型说明符中，包括 声明语法 的 decl-specifier-seq ，用于指定被声明对象的常量性或易变性，或指定被命名类型的这些属性。

• const - 定义该类型为 常量 。
• volatile - 定义该类型为 易变 。

说明

除 函数类型 或 引用类型 外，任何（可能为 不完整 的）类型都属于以下四种不同但相关的类型组之一：

• 一个 非cv限定 的版本。
• 一个 const限定 的版本。
• 一个 volatile限定 的版本。
• 一个 const-volatile限定 的版本。

同一组中的这四种类型具有相同的 对象表示 和 对齐要求 。

数组类型 被认为与其元素类型具有相同的 cv 限定。

const 与 volatile 对象

当对象首次创建时，所使用的cv限定符（可能属于 声明说明符序列 、 声明 中的 声明符 部分，或是 new表达式 中 类型标识 的组成部分）将按以下方式决定对象的常量性或易变性：

• 一个 const 对象 是

• 类型被 const 限定的对象，或
• const 对象的非 mutable 子对象。

此类对象不可被修改：尝试直接修改会导致编译时错误，而尝试间接修改（例如通过非 const 类型的引用或指针修改 const 对象）将导致未定义行为。

• 一个 volatile 对象 是

• 其类型为 volatile 限定的对象，
• volatile 对象的子对象，或
• const-volatile 对象的 mutable 子对象。

通过 volatile 限定类型的泛左值表达式进行的每次访问（读写操作、成员函数调用等）均被视为 优化目的 下的可见副作用（即在单线程执行中，volatile 访问不能被优化消除，也不能与在 顺序先后 关系中位于该 volatile 访问之前或之后的另一个可见副作用重新排序）。这使得 volatile 对象适用于与 信号处理程序 通信，但不适用于与其他执行线程通信（参见 std::memory_order ）。任何通过非 volatile 类型的 泛左值 （例如通过非 volatile 类型的引用或指针）访问 volatile 对象的行为将导致未定义行为。

• 一个 const volatile 对象 是

• 类型为 const-volatile 限定的对象，
• const volatile 对象的非 mutable 子对象，
• volatile 对象的 const 子对象，或
• const 对象的非 mutable volatile 子对象。

同时表现为 const 对象和 volatile 对象的行为特征。

每个cv限定符（ const 和 volatile ）在任何cv限定符序列中最多只能出现一次。例如， const const 和 volatile const volatile 都不是有效的cv限定符序列。

mutable 说明符

• mutable - 允许修改被声明为 mutable 的类成员，即使包含它的对象被声明为 const（即该类成员是可变的）。

可能出现在非静态 类成员 的声明中（非引用非const类型）：

class X
{
    mutable const int* p; // 正确
    mutable int* const q; // 非法声明
    mutable int&       r; // 非法声明
};

mutable 用于指定该成员不影响类的外部可见状态（通常用于互斥锁、备忘录缓存、延迟求值和访问检测等场景）。

class ThreadsafeCounter
{
    mutable std::mutex m; // M&M规则：mutable与mutex需同时使用
    int data = 0;
public:
    int get() const
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
        return data;
    }
    void inc()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
        ++data;
    }
};

转换

存在按限制程度递增的 cv 限定符偏序关系。类型可被称作比以下类型 更多 或 更少 cv 限定：

• unqualified < const
• unqualified < volatile
• unqualified < const volatile
• const < const volatile
• volatile < const volatile

对 cv 限定类型的引用和指针可以隐式转换为对更多 cv 限定的类型的引用和指针，详见 限定转换 。

要将引用或指针转换为具有较少 cv 限定符类型的引用或指针，必须使用 const_cast 。

注释

在声明非局部非易失性 非 模板 (C++14 起) 非 内联 (C++17 起) 变量时使用 const 限定符（且未声明为 extern ）会使其具有 内部链接 。这与 C 语言不同，在 C 语言中 const 文件作用域变量具有外部链接。

C++ 语言语法将 mutable 视为 存储类说明符 ，而非类型限定符，但它不影响存储类别或链接。

关键词

const , volatile , mutable

示例

#include <cstdlib>
int main()
{
    int n1 = 0;          // 非常量对象
    const int n2 = 0;    // 常量对象
    int const n3 = 0;    // 常量对象（与 n2 相同）
    volatile int n4 = 0; // 易变对象
    const struct
    {
        int n1;
        mutable int n2;
    } x = {0, 0};        // 带有 mutable 成员的常量对象
    n1 = 1;   // 正确：可修改对象
//  n2 = 2;   // 错误：不可修改对象
    n4 = 3;   // 正确：被视为副作用
//  x.n1 = 4; // 错误：常量对象的成员是常量
    x.n2 = 4; // 正确：常量对象的 mutable 成员不是常量
    const int& r1 = n1; // 绑定到非常量对象的常量引用
//  r1 = 2; // 错误：尝试通过常量引用修改
    const_cast<int&>(r1) = 2; // 正确：修改非常量对象 n1
    const int& r2 = n2; // 绑定到常量对象的常量引用
//  r2 = 2; // 错误：尝试通过常量引用修改
//  const_cast<int&>(r2) = 2; // 未定义行为：尝试修改常量对象 n2
    [](...){}(n3, n4, x, r2); // 另请参阅：[[maybe_unused]]
    std::system("g++ -O3 -Wa,-adhln ./main.cpp"); // 在 POSIX 系统上可能生成汇编代码
}

# typical machine code produced on an x86_64 platform
# (only the code that contributes to observable side-effects is emitted)
main:
    movl    $0, -4(%rsp) # volatile int n4 = 0;
    movl    $3, -4(%rsp) # n4 = 3;
    xorl    %eax, %eax   # return 0 (implicit)
    ret

缺陷报告

以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的C++标准。

参见