const、mustable与volatile 的使用
2009-09-29 15:48
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CONST:
C中CONST的使用:
const是一个C语言的关键字,它限定一个变量不允许被改变。使用const在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性,另外,在观看别人代码的时候,清晰理解const所起的作用,对理解对方的程序也有一些帮助。
虽然这听起来很简单,但实际上,const的使用也是c语言中一个比较微妙的地方,微妙在何处呢?请看下面几个问题。
问题:const变量 & 常量
为什么下面的例子在使用一个const变量来初始化数组,ANSI C的编译器会报告一个错误呢?
const int n = 5;
int a
;
答案与分析:
1)、这个问题讨论的是“常量”与“只读变量”的区别。常量肯定是只读的,例如5, “abc”,等,肯定是只读的,因为因为常量是被编译器放在内存中的只读区域,当然也就不能够去修改它。而“只读变量”则是在内存中开辟一个地方来存放它的值,只不过这个值由编译器限定不允许被修改。C语言关键字const就是用来限定一个变量不允许被改变的修饰符(Qualifier)。上述代码中变量n被修饰为只读变量,可惜再怎么修饰也不是常量。而ANSI C规定数组定义时维度必须是“常量”,“只读变量”也是不可以的。
2)、注意:在ANSI C中,这种写法是错误的,因为数组的大小应该是个常量,而const int n,n只是一个变量(常量 != 不可变的变量,但在标准C++中,这样定义的是一个常量,这种写法是对的),实际上,根据编译过程及内存分配来看,这种用法本来就应该是合理的,只是 ANSI C对数组的规定限制了它。
3)、那么,在ANSI C 语言中用什么来定义常量呢?答案是enum类型和#define宏,这两个都可以用来定义常量。
问题:const变量 & const 限定的内容
下面的代码编译器会报一个错误,请问,哪一个语句是错误的呢?
typedef char * pStr;
char string[4] = "abc";
const char *p1 = string;
const pStr p2 = string;
p1++;
p2++;
答案与分析:
问题出在p2++上。
1)、const使用的基本形式: const char m;
限定m不可变。
2)、替换1式中的m, const char *pm;
限定*pm不可变,当然pm是可变的,因此问题中p1++是对的。
3)、替换1式char, const newType m;
限定m不可变,问题中的charptr就是一种新类型,因此问题中p2不可变,p2++是错误的。
问题:const变量 & 字符串常量
请问下面的代码有什么问题?
char *p = "i'm hungry!";
p[0]= 'I';
答案与分析:
上面的代码可能会造成内存的非法写操作。分析如下, “i'm hungry”实质上是字符串常量,而常量往往被编译器放在只读的内存区,不可写。p初始指向这个只读的内存区,而p[0] = 'I'则企图去写这个地方,编译器当然不会答应。
问题:const变量 & 字符串常量2
请问char a[3] = "abc" 合法吗?使用它有什么隐患?
答案与分析:
在标准C中这是合法的,但是它的生存环境非常狭小;它定义一个大小为3的数组,初始化为“abc”,,注意,它没有通常的字符串终止符'/0',因此这个数组只是看起来像C语言中的字符串,实质上却不是,因此所有对字符串进行处理的函数,比如strcpy、printf等,都不能够被使用在这个假字符串上。
问题5:const & 指针
类型声明中const用来修饰一个常量,有如下两种写法,那么,请问,下面分别用const限定不可变的内容是什么?
1)、const在前面
const int nValue; //nValue是const
const char *pContent; //*pContent是const, pContent可变
const (char *) pContent;//pContent是const,*pContent可变
char* const pContent; //pContent是const,*pContent可变
const char* const pContent; //pContent和*pContent都是const
2)、const在后面,与上面的声明对等
int const nValue; // nValue是const
char const * pContent;// *pContent是const, pContent可变
(char *) const pContent;//pContent是const,*pContent可变
char* const pContent;// pContent是const,*pContent可变
char const* const pContent;// pContent和*pContent都是const
答案与分析:
const和指针一起使用是C语言中一个很常见的困惑之处,在实际开发中,特别是在看别人代码的时候,常常会因为这样而不好判断作者的意图,下面讲一下我的判断原则:
(这个规则是错的)沿着*号划一条线,如果const位于*的左侧,则const就是用来修饰指针所指向的变量,即指针指向为常量;如果const位于*的右侧,const就是修饰指针本身,即指针本身是常量。你可以根据这个规则来看上面声明的实际意义,相信定会一目了然。
另外,需要注意:对于const (char *) ; 因为char *是一个整体,相当于一个类型(如 char),因此,这是限定指针是const。
C++中CONST:
C中常用:“ #define 变量名 变量值”定义一个值替代,然而却有个致命缺点:缺乏类型检测机制,这样预处理在C++中成为可能引发错误的隐患,于是引入const.
const使用:
1. 用于指针的两种情况:const是一个左结合的类型修饰符.
int const *A; //A可变,*A不可变
int *const A; //A不可变,*A可变
2.限定函数的传递值参数:
void function(const int Var); //传递过来的参数在函数内不可以改变.
3.限定函数返回值型.
const int function(); //此时const无意义
const myclassname function(); //函数返回自定义类型myclassname.
4限定函数类型.
void function()const; //常成员函数, Const成员函数不能改变对象的成员函数。
例如:
int Point::GetY()
{
return yVal;
}
这个函数被调用时,不改变Point对象,而下面的函数改变Point对象:
void Point:: SetPt (int x, int y)
{
xVal=x;
yVal=y;
}
为了使成员函数的意义更加清楚,我们可在不改变对象的成员函数的函数原型中加上const说明:
class Point
{
public:
int GetX() const;
int GetY() const;
void SetPt (int, int);
void OffsetPt (int, int);
private:
int xVal, yVal;
};
const成员函数应该在函数原型说明和函数定义中都增加const限定:
int Point::GetY() const
{
return yVal;
}
class Set {
public:
Set (void){ card = 0; }
bool Member(const int) const;
void AddElem(const int);
//...
};
bool Set::Member (const int elem) const
{
//...
}
非常量成员函数不能被常量成员对象调用,因为它可能企图修改常量的数据成员:
const Set s;
s.AddElem(10); // 非法: AddElem不是常量成员函数
s.Member(10); // 正确
但构造函数和析构函数对这个规则例外,它们从不定义为常量成员,但可被常量对象调用(被自动调用)。它们也能给常量的数据成员赋值,除非数据成员本身是常量。
为什么需要const成员函数?
我们定义的类的成员函数中,常常有一些成员函数不改变类的数据成员,也就是说,这些函数是"只读"函数,而有一些函数要修改类数据成员的值。如果把不改变数据成员的函数都加上const关键字进行标识,显然,可提高程序的可读性。其实,它还能提高程序的可靠性,已定义成const的成员函数,一旦企图修改数据成员的值,则编译器按错误处理。
const成员函数和const对象
实际上,const成员函数还有另外一项作用,即常量对象相关。对于内置的数据类型,我们可以定义它们的常量,用户自定义的类也一样,可以定义它们的常量对象。例如,定义一个整型常量的方法为:
const int i=1 ;
同样,也可以定义常量对象,假定有一个类classA,定义该类的常量对象的方法为:
const classA a(2);
这里,a是类classA的一个const对象,"2"传给它的构造函数参数。const对象的数据成员在对象寿命期内不能改变。但是,如何保证该类的数据成员不被改变呢?
为了确保const对象的数据成员不会被改变,在C++中,const对象只能调用const成员函数。如果一个成员函数实际上没有对数据成员作任何形式的修改,但是它没有被const关键字限定的,也不能被常量对象调用。下面通过一个例子来说明这个问题:
class C
{
int X;
public:
int GetX()
{
return X;
}
void SetX(int X)
{
this->X = X;
}
};
void main()
{
const C constC;
cout<<constC.GetX();
}
如果我们编译上面的程序代码,编译器会出现错误提示:constC是个常量对象,它只能调用const成员函数。虽然GetX( )函数实际上并没有改变数据成员X,由于没有const关键字限定,所以仍旧不能被constC对象调用。如果我们将上述加粗的代码:
int GetX()
改写成:
int GetX()const
再重新编译,就没有问题了。
const成员函数的使用
const成员函数表示该成员函数只能读类数据成员,而不能修改类成员数据。定义const成员函数时,把const关键字放在函数的参数表和函数体之间。有人可能会问:为什么不将const放在函数声明前呢?因为这样做意味着函数的返回值是常量,意义完全不同。下面是定义const成员函数的一个实例:
class X
{
int i;
public:
int f() const;
};
关键字const必须用同样的方式重复出现在函数实现里,否则编译器会把它看成一个不同的函数:
int X::f() const
{
return i;
}
如果f( )试图用任何方式改变i或调用另一个非const成员函数,编译器将给出错误信息。任何不修改成员数据的函数都应该声明为const函数,这样有助于提高程序的可读性和可靠性。
mutable:
mutable 可以用来指出,即使结构或者类变量为const,其某个成员也可以被修改
例如
struct data
{
char name[30];
mutable int accesses;
....
};
const data veep = {"david";,0,}
strcpy(veep.name,"Jimmy");// not allowed
veep.accesses++; // allowed
veep 的const限定符禁止程序修改veep的成员,但access成员的mutable说明符是的access不受这种限制
巧用 mutable:
关键字 mutable 是一个奇怪的修饰符(specifier),它只能够用于一个类的非静态数据成员。下面我将讨论 mutable 的语义和用法,但是首先我要解释一下 C++ 对象模型的一个关键概念。
对象的状态
一个对象的状态由其非静态数据成员的值构成,因此,修改一个数据成员将会改变整个对象的状态。将一个成员函数声明为 const 能够保证它不会改变对象的状态。
然而在一些情况下,对象的逻辑状态与其物理状态之间可能有差别。例如,对于一个表示绘画图像的对象就存在这种情况。如果图像还没有更改,那么我们就认为其状态没有发生变化。然而,从底层实现方面来说,如果大对象在一段时间没有活动,那么它们的内存通常会被交换到一个文件中。交换一个图像并不会真地影响其状态,但是对象的一些数据成员可能会发生变化,在这里可能会发生变化的是指针、标志位等。
在用户调用一个诸如 Redraw() 之类的 const 成员函数时,他们并不关心这个函数在内部是如何实现的。从他们的角度来说,这个函数并不改变对象的逻辑状态,因此被声明为 const。Redraw() 有可能修改对象的物理状态这一事实是一个他们不应该关心的实现细节。例如:
int Image::Redraw() const
{
if (isLoaded==false)
{
//..read image data from a disk into a local buffer
isLoaded=true; //changing a data member's value
}
//..paint image in the screen
}
可变(mutable)数据成员
如果尝试编译这段代码,你会得到一个编译错误。虽然 Redraw() 声明为 const,但是它修改了一个数据成员。解决这个编译错误的方法是将 isLoaded 声明为一个 mutable 数据成员:
class Image {
public:
int Redraw() const;
//..
private:
mutable bool isLoaded;//can be changed by a const function
};
不像普通的数据成员,const 成员函数可以修改 mutable 数据成员。
Mutable 数据成员的使用看上去像是骗术,因为它能够使 const 函数修改对象的数据成员。然而,明智地使用 mutable 关键字可以提高代码质量,因为它能够让你向用户隐藏实现细节,而无须使用不确定的东西,比如 const_cast<>。
mutalbe的中文意思是“可变的,易变的”,跟constant(既C++中的const)是反义词。
在C++中,mutable也是为了突破const的限制而设置的。被mutable修饰的变量,将永远处于可变的状态,即使在一个const函数中。
我们知道,如果类的成员函数不会改变对象的状态,那么这个成员函数一般会声明成const的。但是,有些时候,我们需要在const的函数里面修改一些跟类状态无关的数据成员,那么这个数据成员就应该被mutalbe来修饰。
下面是一个小例子:
class ClxTest
{
public:
void Output() const;
};
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
}
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
lx.Output();
}
类ClxTest的成员函数Output是用来输出的,不会修改类的状态,所以被声明为const的。
函数OutputTest也是用来输出的,里面调用了对象lx的Output输出方法,为了防止在函数中调用其他成员函数修改任何成员变量,所以参数也被const修饰。
如果现在,我们要增添一个功能:计算每个对象的输出次数。如果用来计数的变量是普通的变量的话,那么在const成员函数Output里面是不能修改该变量的值的;而该变量跟对象的状态无关,所以应该为了修改该变量而去掉Output的const属性。这个时候,就该我们的mutable出场了——只要用mutalbe来修饰这个变量,所有问题就迎刃而解了。
下面是修改过的代码:
class ClxTest
{
public:
ClxTest();
~ClxTest();
void Output() const;
int GetOutputTimes() const;
private:
mutable int m_iTimes;
};
ClxTest::ClxTest()
{
m_iTimes = 0;
}
ClxTest::~ClxTest()
{}
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
m_iTimes++;
}
int ClxTest::GetOutputTimes() const
{
return m_iTimes;
}
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
lx.Output();
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
}
计数器m_iTimes被mutable修饰,那么它就可以突破const的限制,在被const修饰的函数里面也能被修改
volatile:
就象大家更熟悉的const一样,volatile是一个类型修饰符(type specifier)。它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。如果没有volatile,基本上会导致这样的结果:要么无法编写多线程程序,要么编译器失去大量优化的机会。下面我们来一个个说明。
考虑下面的代码:
代码:
class Gadget
{
public:
void Wait()
{
while (!flag_)
{
Sleep(1000); // sleeps for 1000 milliseconds
}
}
void Wakeup()
{
flag_ = true;
}
...
private:
bool flag_;
};
上面代码中Gadget::Wait的目的是每过一秒钟去检查一下flag_成员变量,当flag_被另一个线程设为true时,该函数才会返回。至少这是程序作者的意图,然而,这个Wait函数是错误的。
假设编译器发现Sleep(1000)是调用一个外部的库函数,它不会改变成员变量flag_,那么编译器就可以断定它可以把flag_缓存在寄存器中,以后可以访问该寄存器来代替访问较慢的主板上的内存。这对于单线程代码来说是一个很好的优化,但是在现在这种情况下,它破坏了程序的正确性:当你调用了某个Gadget的Wait函数后,即使另一个线程调用了Wakeup,Wait还是会一直循环下去。这是因为flag_的改变没有反映到缓存它的寄存器中去。编译器的优化未免有点太……乐观了。
在大多数情况下,把变量缓存在寄存器中是一个非常有价值的优化方法,如果不用的话很可惜。C和C++给你提供了显式禁用这种缓存优化的机会。如果你声明变量是使用了volatile修饰符,编译器就不会把这个变量缓存在寄存器里——每次访问都将去存取变量在内存中的实际位置。这样你要对Gadget的Wait/Wakeup做的修改就是给flag_加上正确的修饰:
class Gadget
{
public:
... as above ...
private:
volatile bool flag_;
};
在Java中设置变量值的操作,除了long和double类型的变量外都是原子操作,也就是说,对于变量值的简单读写操作没有必要进行同步。
这在JVM 1.2之前,Java的内存模型实现总是从主存读取变量,是不需要进行特别的注意的。而随着JVM的成熟和优化,现在在多线程环境下volatile关键字的使用变得非常重要。
在当前的Java内存模型下,线程可以把变量保存在本地内存(比如机器的寄存器)中,而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值,而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝,造成数据的不一致。
要解决这个问题,只需要像在本程序中的这样,把该变量声明为volatile(不稳定的)即可,这就指示JVM,这个变量是不稳定的,每次使用它都到主存中进行读取。一般说来,多任务环境下各任务间共享的标志都应该加volatile修饰。
Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
Java语言规范中指出:为了获得最佳速度,允许线程保存共享成员变量的私有拷贝,而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原始值对比。
这样当多个线程同时与某个对象交互时,就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。
而volatile关键字就是提示VM:对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝,而应直接与共享成员变量交互。
使用建议:在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用volatile。当要访问的变量已在synchronized代码块中,或者为常量时,不必使用。
由于使用volatile屏蔽掉了VM中必要的代码优化,所以在效率上比较低,因此一定在必要时才使用此关键字。
C中CONST的使用:
const是一个C语言的关键字,它限定一个变量不允许被改变。使用const在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性,另外,在观看别人代码的时候,清晰理解const所起的作用,对理解对方的程序也有一些帮助。
虽然这听起来很简单,但实际上,const的使用也是c语言中一个比较微妙的地方,微妙在何处呢?请看下面几个问题。
问题:const变量 & 常量
为什么下面的例子在使用一个const变量来初始化数组,ANSI C的编译器会报告一个错误呢?
const int n = 5;
int a
;
答案与分析:
1)、这个问题讨论的是“常量”与“只读变量”的区别。常量肯定是只读的,例如5, “abc”,等,肯定是只读的,因为因为常量是被编译器放在内存中的只读区域,当然也就不能够去修改它。而“只读变量”则是在内存中开辟一个地方来存放它的值,只不过这个值由编译器限定不允许被修改。C语言关键字const就是用来限定一个变量不允许被改变的修饰符(Qualifier)。上述代码中变量n被修饰为只读变量,可惜再怎么修饰也不是常量。而ANSI C规定数组定义时维度必须是“常量”,“只读变量”也是不可以的。
2)、注意:在ANSI C中,这种写法是错误的,因为数组的大小应该是个常量,而const int n,n只是一个变量(常量 != 不可变的变量,但在标准C++中,这样定义的是一个常量,这种写法是对的),实际上,根据编译过程及内存分配来看,这种用法本来就应该是合理的,只是 ANSI C对数组的规定限制了它。
3)、那么,在ANSI C 语言中用什么来定义常量呢?答案是enum类型和#define宏,这两个都可以用来定义常量。
问题:const变量 & const 限定的内容
下面的代码编译器会报一个错误,请问,哪一个语句是错误的呢?
typedef char * pStr;
char string[4] = "abc";
const char *p1 = string;
const pStr p2 = string;
p1++;
p2++;
答案与分析:
问题出在p2++上。
1)、const使用的基本形式: const char m;
限定m不可变。
2)、替换1式中的m, const char *pm;
限定*pm不可变,当然pm是可变的,因此问题中p1++是对的。
3)、替换1式char, const newType m;
限定m不可变,问题中的charptr就是一种新类型,因此问题中p2不可变,p2++是错误的。
问题:const变量 & 字符串常量
请问下面的代码有什么问题?
char *p = "i'm hungry!";
p[0]= 'I';
答案与分析:
上面的代码可能会造成内存的非法写操作。分析如下, “i'm hungry”实质上是字符串常量,而常量往往被编译器放在只读的内存区,不可写。p初始指向这个只读的内存区,而p[0] = 'I'则企图去写这个地方,编译器当然不会答应。
问题:const变量 & 字符串常量2
请问char a[3] = "abc" 合法吗?使用它有什么隐患?
答案与分析:
在标准C中这是合法的,但是它的生存环境非常狭小;它定义一个大小为3的数组,初始化为“abc”,,注意,它没有通常的字符串终止符'/0',因此这个数组只是看起来像C语言中的字符串,实质上却不是,因此所有对字符串进行处理的函数,比如strcpy、printf等,都不能够被使用在这个假字符串上。
问题5:const & 指针
类型声明中const用来修饰一个常量,有如下两种写法,那么,请问,下面分别用const限定不可变的内容是什么?
1)、const在前面
const int nValue; //nValue是const
const char *pContent; //*pContent是const, pContent可变
const (char *) pContent;//pContent是const,*pContent可变
char* const pContent; //pContent是const,*pContent可变
const char* const pContent; //pContent和*pContent都是const
2)、const在后面,与上面的声明对等
int const nValue; // nValue是const
char const * pContent;// *pContent是const, pContent可变
(char *) const pContent;//pContent是const,*pContent可变
char* const pContent;// pContent是const,*pContent可变
char const* const pContent;// pContent和*pContent都是const
答案与分析:
const和指针一起使用是C语言中一个很常见的困惑之处,在实际开发中,特别是在看别人代码的时候,常常会因为这样而不好判断作者的意图,下面讲一下我的判断原则:
(这个规则是错的)沿着*号划一条线,如果const位于*的左侧,则const就是用来修饰指针所指向的变量,即指针指向为常量;如果const位于*的右侧,const就是修饰指针本身,即指针本身是常量。你可以根据这个规则来看上面声明的实际意义,相信定会一目了然。
另外,需要注意:对于const (char *) ; 因为char *是一个整体,相当于一个类型(如 char),因此,这是限定指针是const。
C++中CONST:
C中常用:“ #define 变量名 变量值”定义一个值替代,然而却有个致命缺点:缺乏类型检测机制,这样预处理在C++中成为可能引发错误的隐患,于是引入const.
const使用:
1. 用于指针的两种情况:const是一个左结合的类型修饰符.
int const *A; //A可变,*A不可变
int *const A; //A不可变,*A可变
2.限定函数的传递值参数:
void function(const int Var); //传递过来的参数在函数内不可以改变.
3.限定函数返回值型.
const int function(); //此时const无意义
const myclassname function(); //函数返回自定义类型myclassname.
4限定函数类型.
void function()const; //常成员函数, Const成员函数不能改变对象的成员函数。
例如:
int Point::GetY()
{
return yVal;
}
这个函数被调用时,不改变Point对象,而下面的函数改变Point对象:
void Point:: SetPt (int x, int y)
{
xVal=x;
yVal=y;
}
为了使成员函数的意义更加清楚,我们可在不改变对象的成员函数的函数原型中加上const说明:
class Point
{
public:
int GetX() const;
int GetY() const;
void SetPt (int, int);
void OffsetPt (int, int);
private:
int xVal, yVal;
};
const成员函数应该在函数原型说明和函数定义中都增加const限定:
int Point::GetY() const
{
return yVal;
}
class Set {
public:
Set (void){ card = 0; }
bool Member(const int) const;
void AddElem(const int);
//...
};
bool Set::Member (const int elem) const
{
//...
}
非常量成员函数不能被常量成员对象调用,因为它可能企图修改常量的数据成员:
const Set s;
s.AddElem(10); // 非法: AddElem不是常量成员函数
s.Member(10); // 正确
但构造函数和析构函数对这个规则例外,它们从不定义为常量成员,但可被常量对象调用(被自动调用)。它们也能给常量的数据成员赋值,除非数据成员本身是常量。
为什么需要const成员函数?
我们定义的类的成员函数中,常常有一些成员函数不改变类的数据成员,也就是说,这些函数是"只读"函数,而有一些函数要修改类数据成员的值。如果把不改变数据成员的函数都加上const关键字进行标识,显然,可提高程序的可读性。其实,它还能提高程序的可靠性,已定义成const的成员函数,一旦企图修改数据成员的值,则编译器按错误处理。
const成员函数和const对象
实际上,const成员函数还有另外一项作用,即常量对象相关。对于内置的数据类型,我们可以定义它们的常量,用户自定义的类也一样,可以定义它们的常量对象。例如,定义一个整型常量的方法为:
const int i=1 ;
同样,也可以定义常量对象,假定有一个类classA,定义该类的常量对象的方法为:
const classA a(2);
这里,a是类classA的一个const对象,"2"传给它的构造函数参数。const对象的数据成员在对象寿命期内不能改变。但是,如何保证该类的数据成员不被改变呢?
为了确保const对象的数据成员不会被改变,在C++中,const对象只能调用const成员函数。如果一个成员函数实际上没有对数据成员作任何形式的修改,但是它没有被const关键字限定的,也不能被常量对象调用。下面通过一个例子来说明这个问题:
class C
{
int X;
public:
int GetX()
{
return X;
}
void SetX(int X)
{
this->X = X;
}
};
void main()
{
const C constC;
cout<<constC.GetX();
}
如果我们编译上面的程序代码,编译器会出现错误提示:constC是个常量对象,它只能调用const成员函数。虽然GetX( )函数实际上并没有改变数据成员X,由于没有const关键字限定,所以仍旧不能被constC对象调用。如果我们将上述加粗的代码:
int GetX()
改写成:
int GetX()const
再重新编译,就没有问题了。
const成员函数的使用
const成员函数表示该成员函数只能读类数据成员,而不能修改类成员数据。定义const成员函数时,把const关键字放在函数的参数表和函数体之间。有人可能会问:为什么不将const放在函数声明前呢?因为这样做意味着函数的返回值是常量,意义完全不同。下面是定义const成员函数的一个实例:
class X
{
int i;
public:
int f() const;
};
关键字const必须用同样的方式重复出现在函数实现里,否则编译器会把它看成一个不同的函数:
int X::f() const
{
return i;
}
如果f( )试图用任何方式改变i或调用另一个非const成员函数,编译器将给出错误信息。任何不修改成员数据的函数都应该声明为const函数,这样有助于提高程序的可读性和可靠性。
mutable:
mutable 可以用来指出,即使结构或者类变量为const,其某个成员也可以被修改
例如
struct data
{
char name[30];
mutable int accesses;
....
};
const data veep = {"david";,0,}
strcpy(veep.name,"Jimmy");// not allowed
veep.accesses++; // allowed
veep 的const限定符禁止程序修改veep的成员,但access成员的mutable说明符是的access不受这种限制
巧用 mutable:
关键字 mutable 是一个奇怪的修饰符(specifier),它只能够用于一个类的非静态数据成员。下面我将讨论 mutable 的语义和用法,但是首先我要解释一下 C++ 对象模型的一个关键概念。
对象的状态
一个对象的状态由其非静态数据成员的值构成,因此,修改一个数据成员将会改变整个对象的状态。将一个成员函数声明为 const 能够保证它不会改变对象的状态。
然而在一些情况下,对象的逻辑状态与其物理状态之间可能有差别。例如,对于一个表示绘画图像的对象就存在这种情况。如果图像还没有更改,那么我们就认为其状态没有发生变化。然而,从底层实现方面来说,如果大对象在一段时间没有活动,那么它们的内存通常会被交换到一个文件中。交换一个图像并不会真地影响其状态,但是对象的一些数据成员可能会发生变化,在这里可能会发生变化的是指针、标志位等。
在用户调用一个诸如 Redraw() 之类的 const 成员函数时,他们并不关心这个函数在内部是如何实现的。从他们的角度来说,这个函数并不改变对象的逻辑状态,因此被声明为 const。Redraw() 有可能修改对象的物理状态这一事实是一个他们不应该关心的实现细节。例如:
int Image::Redraw() const
{
if (isLoaded==false)
{
//..read image data from a disk into a local buffer
isLoaded=true; //changing a data member's value
}
//..paint image in the screen
}
可变(mutable)数据成员
如果尝试编译这段代码,你会得到一个编译错误。虽然 Redraw() 声明为 const,但是它修改了一个数据成员。解决这个编译错误的方法是将 isLoaded 声明为一个 mutable 数据成员:
class Image {
public:
int Redraw() const;
//..
private:
mutable bool isLoaded;//can be changed by a const function
};
不像普通的数据成员,const 成员函数可以修改 mutable 数据成员。
Mutable 数据成员的使用看上去像是骗术,因为它能够使 const 函数修改对象的数据成员。然而,明智地使用 mutable 关键字可以提高代码质量,因为它能够让你向用户隐藏实现细节,而无须使用不确定的东西,比如 const_cast<>。
mutalbe的中文意思是“可变的,易变的”,跟constant(既C++中的const)是反义词。
在C++中,mutable也是为了突破const的限制而设置的。被mutable修饰的变量,将永远处于可变的状态,即使在一个const函数中。
我们知道,如果类的成员函数不会改变对象的状态,那么这个成员函数一般会声明成const的。但是,有些时候,我们需要在const的函数里面修改一些跟类状态无关的数据成员,那么这个数据成员就应该被mutalbe来修饰。
下面是一个小例子:
class ClxTest
{
public:
void Output() const;
};
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
}
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
lx.Output();
}
类ClxTest的成员函数Output是用来输出的,不会修改类的状态,所以被声明为const的。
函数OutputTest也是用来输出的,里面调用了对象lx的Output输出方法,为了防止在函数中调用其他成员函数修改任何成员变量,所以参数也被const修饰。
如果现在,我们要增添一个功能:计算每个对象的输出次数。如果用来计数的变量是普通的变量的话,那么在const成员函数Output里面是不能修改该变量的值的;而该变量跟对象的状态无关,所以应该为了修改该变量而去掉Output的const属性。这个时候,就该我们的mutable出场了——只要用mutalbe来修饰这个变量,所有问题就迎刃而解了。
下面是修改过的代码:
class ClxTest
{
public:
ClxTest();
~ClxTest();
void Output() const;
int GetOutputTimes() const;
private:
mutable int m_iTimes;
};
ClxTest::ClxTest()
{
m_iTimes = 0;
}
ClxTest::~ClxTest()
{}
void ClxTest::Output() const
{
cout << "Output for test!" << endl;
m_iTimes++;
}
int ClxTest::GetOutputTimes() const
{
return m_iTimes;
}
void OutputTest(const ClxTest& lx)
{
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
lx.Output();
cout << lx.GetOutputTimes() << endl;
}
计数器m_iTimes被mutable修饰,那么它就可以突破const的限制,在被const修饰的函数里面也能被修改
volatile:
就象大家更熟悉的const一样,volatile是一个类型修饰符(type specifier)。它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。如果没有volatile,基本上会导致这样的结果:要么无法编写多线程程序,要么编译器失去大量优化的机会。下面我们来一个个说明。
考虑下面的代码:
代码:
class Gadget
{
public:
void Wait()
{
while (!flag_)
{
Sleep(1000); // sleeps for 1000 milliseconds
}
}
void Wakeup()
{
flag_ = true;
}
...
private:
bool flag_;
};
上面代码中Gadget::Wait的目的是每过一秒钟去检查一下flag_成员变量,当flag_被另一个线程设为true时,该函数才会返回。至少这是程序作者的意图,然而,这个Wait函数是错误的。
假设编译器发现Sleep(1000)是调用一个外部的库函数,它不会改变成员变量flag_,那么编译器就可以断定它可以把flag_缓存在寄存器中,以后可以访问该寄存器来代替访问较慢的主板上的内存。这对于单线程代码来说是一个很好的优化,但是在现在这种情况下,它破坏了程序的正确性:当你调用了某个Gadget的Wait函数后,即使另一个线程调用了Wakeup,Wait还是会一直循环下去。这是因为flag_的改变没有反映到缓存它的寄存器中去。编译器的优化未免有点太……乐观了。
在大多数情况下,把变量缓存在寄存器中是一个非常有价值的优化方法,如果不用的话很可惜。C和C++给你提供了显式禁用这种缓存优化的机会。如果你声明变量是使用了volatile修饰符,编译器就不会把这个变量缓存在寄存器里——每次访问都将去存取变量在内存中的实际位置。这样你要对Gadget的Wait/Wakeup做的修改就是给flag_加上正确的修饰:
class Gadget
{
public:
... as above ...
private:
volatile bool flag_;
};
在Java中设置变量值的操作,除了long和double类型的变量外都是原子操作,也就是说,对于变量值的简单读写操作没有必要进行同步。
这在JVM 1.2之前,Java的内存模型实现总是从主存读取变量,是不需要进行特别的注意的。而随着JVM的成熟和优化,现在在多线程环境下volatile关键字的使用变得非常重要。
在当前的Java内存模型下,线程可以把变量保存在本地内存(比如机器的寄存器)中,而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值,而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝,造成数据的不一致。
要解决这个问题,只需要像在本程序中的这样,把该变量声明为volatile(不稳定的)即可,这就指示JVM,这个变量是不稳定的,每次使用它都到主存中进行读取。一般说来,多任务环境下各任务间共享的标志都应该加volatile修饰。
Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
Java语言规范中指出:为了获得最佳速度,允许线程保存共享成员变量的私有拷贝,而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原始值对比。
这样当多个线程同时与某个对象交互时,就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。
而volatile关键字就是提示VM:对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝,而应直接与共享成员变量交互。
使用建议:在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用volatile。当要访问的变量已在synchronized代码块中,或者为常量时,不必使用。
由于使用volatile屏蔽掉了VM中必要的代码优化,所以在效率上比较低,因此一定在必要时才使用此关键字。
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