[C++] const와 reference

C에서 const상수화와 관련있다. C++도 마찬가지이다. 다음의 예를 보자.

//c
int val = 5;
const int num = 3;				//num의 값 변경 불가
const int* ptr = &val;			//포인터 변수 ptr로 val의 값 변경 불가
int* const ptr = &val;			//포인터 변수 ptr의 '값' 변경 불가
const int* const ptr = &val;	//포인터 변수 ptr이 가리키는 변수값 변경 불가, ptr의 '값'변경 불가

이렇게 정리할 수 있다.

c++에서 추가된 reference는 해당 변수를 '참조'한다. 예시를 보자.

int num = 3;
int &ref = num;
ref = 4;
cout << num << endl;
//결과 4

ref는 num을 참조한다. num이 가리키는 메모리 공간의 이름이 하나 더 생겼다고 생각하면 된다.

reference는 우항에 변수가 와야한다. 상수가 오면 곤란한 상황이 연출되는데 예시를 보자.

int &ref = 30;

30은 리터럴 상수이다. 위의 상황이 가능하다면

ref = 24;

다음과 같이 리터럴 값을 바꿔버리는 대참사가 일어나게 된다.
따라서 기본적으로는 상수를 참조하는 것은 막고 있다. 하지만 다음과 같은 상황은 또 허용하는데,

const int& ref = 30;

const와 reference가 합쳐졌다. 위의 const의 의미는 ref가 가리키는 값은 변경하지 않겠다는 의미가 되며, 최종적으로는 ref가 가리키는 30을 바꾸지 않겠다는 의미가 되어 이것은 허용한다. (사실 더 구체적으로 들어가면 임시변수를 생성하고 그 임시변수(const 변수이다.) 값을 30으로 세팅하며 위의 ref는 그 임시 변수값을 가리키는 것이 된다.)
다음이 허용되면서 밑의 예시가 가능해진다.

int add(const int &a, const int &b){
	return a+b;
}
cout << add(1,2) << endl;

참조자지만 상수를 넘겨줄 수 있게 된다.

이번엔 반환형이 ref인 함수를 봐보자.

int &A(int &a){
	a++;
    return a;
}

int main(){
	int num = 4;
    int &b = A(num);
    int c = A(num);
    num++;
    cout << b << endl;
    cout << c << endl;

	return 0;
}

다음의 결과값이 어떻게 될까?
요즘 복잡하지만 설명하자면 다음과 같다.

int main(){
	int num = 4;
    int &b = A(num);	//num의 값이 5가 되고 이것이 b에게 전달. b는 num을 참조
    int c = A(num);		//num의 값이 6이 되고 이것이 c에게 전달.
    //'c는 단순히 6의 "값"만 넘겨 받음.'
    num++;			//num이 증가함에 따라 b도 같이 증가. c는 변화없음
    cout << b << endl;	//7
    cout << c << endl;	//6

	return 0;
}

참조자가 반환형인 함수는 이렇게 그 값이 참조형에 담기냐, 일반형에 담기냐에 따라 다른 결과가 도출된다.

마지막으로 포인터, 참조자, const를 짬뽕해보자.

	int main() {
      int num = 3;
      int *ptr = #
      int *(&ptr2) = ptr;
      *ptr2 = 4;
      cout << num << endl;
	return 0;
}

먼저 다음을 살펴보자. 결과값은 4가 나온다. reference로 포인터 값도 참조할 수 있다는 것을 보여주는 예시이다.

int main() {
	const int num = 3;
	const int * const ptr = #
	int * const(&ptr2) = ptr;
	*ptr2 = 4;
	cout << num << endl;
	return 0;
}

위의 식에서 오류는 어느 부분에서 발생할까?
정답은 *ptr2 = 4에서 발생한다. ptr이

const int* const

형이 므로 그 안의 속한 값을 변경할 수 없는데

int *const

형인 ptr참조자가 그 값을 바꾸려고 시도했기 때문이다.
(int *const는 가리키고 있는 주소의 값을 변경할 수 있다.
그리고 애초에 const int num이라 값을 바꿀 수가 없었다.)

	int main(){
      const int num = 3;
      int * const ptr = #
      int * const(&ptr2) = ptr;
      *ptr2 = 4;
      cout << num << endl;
      return 0;
    }

위의 예시도 당연히 오류가 된다.

int main() {
	int num = 3;
	int num2 = 5;
	int *ptr = #
	int *const(&ptr2) = ptr;
	int *newptr = &num2;
	*ptr2 = 4;
	ptr2 = newptr;
	ptr = &num2;
	cout << *ptr2 << endl;
	return 0;
}

	ptr2 = newptr;

를 하면 ptr2가 가지고있는 값을 바꿔버려 오류가 발생한다. 그것을 제거하면
위의 예시에선 ptr = &num2;을 통해 간접적으로 ptr2이 가리키는 값을 바꿔버렸다.
따라서 결과값은 5가 나온다.

int main() {
	int num = 3;
	int num2 = 5;
	int * ptr = #
	int * const(&ptr2) = ptr;
	const int *ptr3 = #
	*ptr = 1;
	cout << *ptr3 << endl;
	*ptr2 = 2;
	cout << *ptr3 << endl;
	*ptr2 = 4;
	ptr = &num2;
	cout << *ptr2 << endl;
	return 0;
}

이렇게 하면 결과값이 1 2 5가 나오게 된다.
(어우 복잡하다.)