C++初學(xué)者 const使用詳解
關(guān)于C++中的const關(guān)鍵字的用法非常靈活,而使用const將大大改善程序的健壯性,參考了康建東兄的const使用詳解一文,對其中進(jìn)行了一些補(bǔ)充,寫下了本文。
1. const常量
如:
- const int max = 100;
優(yōu)點(diǎn):const常量有數(shù)據(jù)類型,而宏常量沒有數(shù)據(jù)類型。編譯器可以對前者進(jìn)行類型安全檢查,而對后者只進(jìn)行字符替換,沒有類型安全檢查,并且在字符替換時可能會產(chǎn)生意料不到的錯誤(邊際效應(yīng))
2. const 修飾類的數(shù)據(jù)成員。
如:
- class A
- {
- const int size;
- …
- }
const數(shù)據(jù)成員只在某個對象生存期內(nèi)是常量,而對于整個類而言卻是可變的。因?yàn)轭惪梢詣?chuàng)建多個對象,不同的對象其const數(shù)據(jù)成員的值可以不同。所以不能在類聲明中初始化const數(shù)據(jù)成員,因?yàn)轭惖膶ο笪幢粍?chuàng)建時,編譯器不知道const 數(shù)據(jù)成員的值是什么。如
- class A
- {
- const int size = 100; //錯誤
- int array[size]; //錯誤,未知的size
- }
const數(shù)據(jù)成員的初始化只能在類的構(gòu)造函數(shù)的初始化表中進(jìn)行。要想建立在整個類中都恒定的常量,應(yīng)該用類中的枚舉常量來實(shí)現(xiàn)。如
- class A
- {…
- enum {size1=100, size2 = 200 };
- int array1[size1];
- int array2[size2];
- }
枚舉常量不會占用對象的存儲空間,他們在編譯時被全部求值。但是枚舉常量的隱含數(shù)據(jù)類型是整數(shù),其最大值有限,且不能表示浮點(diǎn)數(shù)。
3. const修飾指針的情況
見下式:
- int b = 500;
- const int* a = & [1]
- int const *a = & [2]
- int* const a = & [3]
- const int* const a = & [4]
如果你能區(qū)分出上述四種情況,那么,恭喜你,你已經(jīng)邁出了可喜的一步。不知道,也沒關(guān)系,我們可以參考《Effective c++》Item21上的做法,如果const位于星號的左側(cè),則const就是用來修飾指針?biāo)赶虻淖兞?,即指針指向?yàn)槌A浚蝗绻鹀onst位于星號的右側(cè),const就是修飾指針本身,即指針本身是常量。
因此,[1]和[2]的情況相同,都是指針?biāo)赶虻膬?nèi)容為常量(const放在變量聲明符的位置無關(guān)),這種情況下不允許對內(nèi)容進(jìn)行更改操作,如不能*a = 3 ;[3]為指針本身是常量,而指針?biāo)赶虻膬?nèi)容不是常量,這種情況下不能對指針本身進(jìn)行更改操作,如a++是錯誤的;[4]為指針本身和指向的內(nèi)容均為常量。
4. const的初始化
先看一下const變量初始化的情況
1) 非指針const常量初始化的情況:
- A b;
- const A a = b;
2) 指針const常量初始化的情況:
- A* d = new A();
- const A* c = d;
- //或者:
- const A* c = new A();
3)引用const常量初始化的情況:
- A f;
- const A& e = f; // 這樣作e只能訪問聲明為const的函數(shù),而不能訪問一般的成員函數(shù);
[思考1]: 以下的這種賦值方法正確嗎?
- const A* c=new A();
- A* e = c;
[思考2]: 以下的這種賦值方法正確嗎?
- A* const c = new A();
- A* b = c;
5. 另外const 的一些強(qiáng)大的功能在于它在函數(shù)聲明中的應(yīng)用。
在一個函數(shù)聲明中,const 可以修飾函數(shù)的返回值,或某個參數(shù);對于成員函數(shù),還可以修飾是整個函數(shù)。有如下幾種情況,以下會逐漸的說明用法:
- A& operator=(const A& a);
- void fun0(const A* a );
- void fun1( ) const; // fun1( ) 為類成員函數(shù)
- const A fun2( );
1) 修飾參數(shù)的const
如:
- void fun0(const A* a );
- void fun1(const A& a);
調(diào)用函數(shù)的時候,用相應(yīng)的變量初始化const常量,則在函數(shù)體中,按照const所修飾的部分進(jìn)行常量化,如形參為const A* a,則不能對傳遞進(jìn)來的指針的內(nèi)容進(jìn)行改變,保護(hù)了原指針?biāo)赶虻膬?nèi)容;如形參為const A& a,則不能對傳遞進(jìn)來的引用對象進(jìn)行改變,保護(hù)了原對象的屬性。
[注意]:參數(shù)const通常用于參數(shù)為指針或引用的情況,且只能修飾輸入?yún)?shù);若輸入?yún)?shù)采用“值傳遞”方式,由于函數(shù)將自動產(chǎn)生臨時變量用于復(fù)制該參數(shù),該參數(shù)本就不需要保護(hù),所以不用const修飾。
[總結(jié)]對于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù),因該將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”,目的是為了提高效率。例如,
將
- void Func(A a);
改為
- void Func(const A &a) ;
對于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù),不要將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”。否則既達(dá)不到提高效率的目的,又降低了函數(shù)的可理解性。例如
- void Func(int x);
不應(yīng)該改為
- void Func(const int &x);
2) 修飾返回值的const
如:
- const A fun2( );
- const A* fun3( );
這樣聲明了返回值后,const按照"修飾原則"進(jìn)行修飾,起到相應(yīng)的保護(hù)作用。const Rational operator*(const Rational& lhs,
- const Rational& rhs)
- {
- return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
- lhs.denominator() * rhs.denominator());
- }
返回值用const修飾可以防止允許這樣的操作發(fā)生:
- Rational a,b;
- Radional c;
- (a*b) = c;
一般用const修飾返回值為對象本身(非引用和指針)的情況多用于二目操作符重載函數(shù)并產(chǎn)生新對象的時候。
總結(jié):
1. 一般情況下,函數(shù)的返回值為某個對象時,如果將其聲明為const時,多用于操作符的重載。通常,不建議用const修飾函數(shù)的返回值類型為某個對象或?qū)δ硞€對象引用的情況。原因如下:如果返回值為某個對象為const(const A test = A 實(shí)例)或某個對象的引用為const(const A& test = A實(shí)例) ,則返回值具有const屬性,則返回實(shí)例只能訪問類A中的公有(保護(hù))數(shù)據(jù)成員和const成員函數(shù),并且不允許對其進(jìn)行賦值操作,這在一般情況下很少用到。
2. 如果給采用“指針傳遞”方式的函數(shù)返回值加const修飾,那么函數(shù)返回值(即指針)的內(nèi)容不能被修改,該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指針。如:
- const char * GetString(void);
如下語句將出現(xiàn)編譯錯誤:
- char *str=GetString();
正確的用法是:
- const char *str=GetString();
3. 函數(shù)返回值采用“引用傳遞”的場合不多,這種方式一般只出現(xiàn)在類的賻值函數(shù)中,目的是為了實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)奖磉_(dá)。如:
- class A
- {…
- A &operate = (const A &other); //負(fù)值函數(shù)
- }
- A a,b,c; //a,b,c為A的對象
- …
- a=b=c; //正常
- (a=b)=c; //不正常,但是合法
若負(fù)值函數(shù)的返回值加const修飾,那么該返回值的內(nèi)容不允許修改,上例中a=b=c依然正確。(a=b)=c就不正確了。
[思考3]: 這樣定義賦值操作符重載函數(shù)可以嗎?
- const A& operator=(const A& a);
6. 類成員函數(shù)中const的使用
一般放在函數(shù)體后,形如:
- void fun() const;
任何不會修改數(shù)據(jù)成員的函數(shù)都因該聲明為const類型。如果在編寫const成員函數(shù)時,不慎修改了數(shù)據(jù)成員,或者調(diào)用了其他非const成員函數(shù),編譯器將報(bào)錯,這大大提高了程序的健壯性。如:
- class Stack
- {
- public:
- void Push(int elem);
- int Pop(void);
- int GetCount(void) const; //const 成員函數(shù)
- private:
- int m_num;
- int m_data[100];
- };
- int Stack::GetCount(void) const
- {
- ++m_num; //編譯錯誤,企圖修改數(shù)據(jù)成員m_num
- Pop(); //編譯錯誤,企圖調(diào)用非const函數(shù)
- Return m_num;
- }
7. 使用const的一些建議
- 要大膽的使用const,這將給你帶來無盡的益處,但前提是你必須搞清楚原委;
- 要避免最一般的賦值操作錯誤,如將const變量賦值,具體可見思考題;
- 在參數(shù)中使用const應(yīng)該使用引用或指針,而不是一般的對象實(shí)例,原因同上;
- const在成員函數(shù)中的三種用法(參數(shù)、返回值、函數(shù))要很好的使用;
- 不要輕易的將函數(shù)的返回值類型定為const;
- 除了重載操作符外一般不要將返回值類型定為對某個對象的const引用;
[思考題答案]
1 這種方法不正確,因?yàn)槁暶髦羔樀哪康氖菫榱藢ζ渲赶虻膬?nèi)容進(jìn)行改變,而聲明的指針e指向的是一個常量,所以不正確;
2 這種方法正確,因?yàn)槁暶髦羔標(biāo)赶虻膬?nèi)容可變;
3 這種做法不正確;
在const A::operator=(const A& a)中,參數(shù)列表中的const的用法正確,而當(dāng)這樣連續(xù)賦值的時侯,問題就出現(xiàn)了:
- A a,b,c;
- (a=b)=c;
因?yàn)閍.operator=(b)的返回值是對a的const引用,不能再將c賦值給const常量。
希望對你有幫助。
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