C++ const 用法详解
2014-09-11 08:21
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摘要: const 正解,多种用法!
看到const 关键字,C++程序员首先想到的可能是const 常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const 定义常量,那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值,甚至函数的定义体。
const 是constant 的缩写,“恒定不变”的意思。被const 修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。
1. 用const 修饰函数的参数
如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”,都不能加const 修饰,否则该参数将失去输出功能。
const 只能修饰输入参数:
如果输入参数采用“指针传递”,那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。
例如StringCopy 函数:
其中strSource 是输入参数,strDestination 是输出参数。给strSource 加上const修饰后,如果函数体内的语句试图改动strSource 的内容,编译器将指出错误。
如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加const 修饰。
例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。
同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A 为用户自定义的数据类型。
对于非内部数据类型的参数而言,象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a,而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。
为了提高效率,可以将函数声明改为void Func(A &a),因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。
但是函数void Func(A & a) 存在一个缺点:
“引用传递”有可能改变参数a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加const修饰即可,因此函数最终成为void Func(const A &a)。
以此类推,是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?完全没有必要,因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程,而复制也非常快,“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。
问题是如此的缠绵,我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。
对于非内部数据类型的输入参数,应该将“值传递”的方式改为“const 引用传递”,目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。
对于内部数据类型的输入参数,不要将“值传递”的方式改为“const 引用传递”。否则既达不到提高效率的目的,又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。
2 .用const 修饰函数的返回值
如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const 修饰,那么函数返回值(即指针)的内容不能被修改,该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。
例如函数
如下语句将出现编译错误:
char *str = GetString();
正确的用法是
如果函数返回值采用“值传递方式”,由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中,加const 修饰没有任何价值。
例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。
同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void),其中A 为用户自定义的数据类型。
如果返回值不是内部数据类型,将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。
但此时千万千万要小心,一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了,否则程序会出错。
函数返回值采用“引用传递”的场合并不多,这种方式一般只出现在类的赋值函数中,目的是为了实现链式表达。
例如:
如果将赋值函数的返回值加const 修饰,那么该返回值的内容不允许被改动。上例中,语句 a = b = c 仍然正确,但是语句 (a = b) = c 则是非法的。
3. const 成员函数
任何不会修改数据成员(即函数中的变量)的函数都应该声明为const 类型。如果在编写const 成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其它非const 成员函数,编译器将指出错误,这无疑会提高程序的健壮性。以下程序中,类stack 的成员函数GetCount 仅用于计数,从逻辑上讲GetCount 应当为const 函数。编译器将指出GetCount 函数中的错误。
const 成员函数的声明看起来怪怪的:const 关键字只能放在函数声明的尾部,大概是因为其它地方都已经被占用了
关于Const函数的几点规则:
a. const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.
b. const对象的成员是不可修改的,然而const对象通过指针维护的对象却是可以修改的.
c. const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质.它在编译时,以是否修改成员数据为依据,进行检查.
d. 然而加上mutable修饰符的数据成员,对于任何情况下通过任何手段都可修改,自然此时的const成员函数是可以修改它的
为什么使用const?
采用符号常量写出的代码更容易维护;指针常常是边读边移动,而不是边写边移动;许多函数参数是只读不写的。const最常见用途是作为数组的界和switch分情况标号(也可以用枚举符代替)
用法1:常量
取 代了C中的宏定义,声明时必须进行初始化。const限制了常量的使用方式,并没有描述常量应该如何分配。如果编译器知道了某const的所有使用,它甚至可以不为该const分配空间。最简单的常见情况就是常量的值在编译时已知,而且不需要分配存储。―《C++ Program Language》
用const声明的变量虽然增加了分配空间,但是可以保证类型安全。
C标准中,const定义的常量是全局的,C++中视声明位置而定。
用法2:指针和常量
使用指针时涉及到两个对象:该指针本身和被它所指的对象。将一个指针的声明用const“预先固定”将使那个对象而不是使这个指针成为常量。要将指针本身而不是被指对象声明为常量,必须使用声明运算符*const。
所以出现在 * 之前的const是作为基础类型的一部分:
从右向左读的记忆方式:
用法3:const修饰函数传入参数
将函数传入参数声明为const,以指明使用这种参数仅仅是为了效率的原因,而不是想让调用函数能够修改对象的值。同理,将指针参数声明为const,函数将不修改由这个参数所指的对象。
通常修饰指针参数和引用参数:
用法4:修饰函数返回值
可以阻止用户修改返回值。返回值也要相应的付给一个常量或常指针。
用法5:const修饰成员函数
const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数;
const对象的成员是不能修改的,而通过指针维护的对象确实可以修改的;
const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质。编译时以是否修改成员数据为依据进行检查。
看到const 关键字,C++程序员首先想到的可能是const 常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const 定义常量,那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值,甚至函数的定义体。
const 是constant 的缩写,“恒定不变”的意思。被const 修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。
1. 用const 修饰函数的参数
如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”,都不能加const 修饰,否则该参数将失去输出功能。
const 只能修饰输入参数:
如果输入参数采用“指针传递”,那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。
例如StringCopy 函数:
void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);
其中strSource 是输入参数,strDestination 是输出参数。给strSource 加上const修饰后,如果函数体内的语句试图改动strSource 的内容,编译器将指出错误。
如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加const 修饰。
例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。
同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A 为用户自定义的数据类型。
对于非内部数据类型的参数而言,象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a,而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。
为了提高效率,可以将函数声明改为void Func(A &a),因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。
但是函数void Func(A & a) 存在一个缺点:
“引用传递”有可能改变参数a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加const修饰即可,因此函数最终成为void Func(const A &a)。
以此类推,是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?完全没有必要,因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程,而复制也非常快,“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。
问题是如此的缠绵,我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。
对于非内部数据类型的输入参数,应该将“值传递”的方式改为“const 引用传递”,目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。
对于内部数据类型的输入参数,不要将“值传递”的方式改为“const 引用传递”。否则既达不到提高效率的目的,又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。
2 .用const 修饰函数的返回值
如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const 修饰,那么函数返回值(即指针)的内容不能被修改,该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。
例如函数
const char * GetString(void);
如下语句将出现编译错误:
char *str = GetString();
正确的用法是
const char *str = GetString();
如果函数返回值采用“值传递方式”,由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中,加const 修饰没有任何价值。
例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。
同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void),其中A 为用户自定义的数据类型。
如果返回值不是内部数据类型,将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。
但此时千万千万要小心,一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了,否则程序会出错。
函数返回值采用“引用传递”的场合并不多,这种方式一般只出现在类的赋值函数中,目的是为了实现链式表达。
例如:
class A { A & operate = (const A & other); // 赋值函数 } ; A a, b, c; // a, b, c 为A 的对象 a = b = c; // 正常的链式赋值 (a = b) = c; // 不正常的链式赋值,但合法
如果将赋值函数的返回值加const 修饰,那么该返回值的内容不允许被改动。上例中,语句 a = b = c 仍然正确,但是语句 (a = b) = c 则是非法的。
3. const 成员函数
任何不会修改数据成员(即函数中的变量)的函数都应该声明为const 类型。如果在编写const 成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其它非const 成员函数,编译器将指出错误,这无疑会提高程序的健壮性。以下程序中,类stack 的成员函数GetCount 仅用于计数,从逻辑上讲GetCount 应当为const 函数。编译器将指出GetCount 函数中的错误。
class Stack { public: void Push(int elem); int Pop(void); int GetCount(void) const; // const 成员函数 private: int m_num; int m_data[100]; } ; int Stack::GetCount(void) const { ++ m_num; // 编译错误,企图修改数据成员m_num Pop(); // 编译错误,企图调用非const 函数 return m_num; }
const 成员函数的声明看起来怪怪的:const 关键字只能放在函数声明的尾部,大概是因为其它地方都已经被占用了
关于Const函数的几点规则:
a. const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.
b. const对象的成员是不可修改的,然而const对象通过指针维护的对象却是可以修改的.
c. const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质.它在编译时,以是否修改成员数据为依据,进行检查.
d. 然而加上mutable修饰符的数据成员,对于任何情况下通过任何手段都可修改,自然此时的const成员函数是可以修改它的
为什么使用const?
采用符号常量写出的代码更容易维护;指针常常是边读边移动,而不是边写边移动;许多函数参数是只读不写的。const最常见用途是作为数组的界和switch分情况标号(也可以用枚举符代替)
用法1:常量
取 代了C中的宏定义,声明时必须进行初始化。const限制了常量的使用方式,并没有描述常量应该如何分配。如果编译器知道了某const的所有使用,它甚至可以不为该const分配空间。最简单的常见情况就是常量的值在编译时已知,而且不需要分配存储。―《C++ Program Language》
用const声明的变量虽然增加了分配空间,但是可以保证类型安全。
C标准中,const定义的常量是全局的,C++中视声明位置而定。
用法2:指针和常量
使用指针时涉及到两个对象:该指针本身和被它所指的对象。将一个指针的声明用const“预先固定”将使那个对象而不是使这个指针成为常量。要将指针本身而不是被指对象声明为常量,必须使用声明运算符*const。
所以出现在 * 之前的const是作为基础类型的一部分:
char *const cp; //到char的const指针 char const *pc1; //到const char的指针 const char *pc2; //到const char的指针(后两个声明是等同的)
从右向左读的记忆方式:
cp is a const pointer to char. pc2 is a pointer to const char.
用法3:const修饰函数传入参数
将函数传入参数声明为const,以指明使用这种参数仅仅是为了效率的原因,而不是想让调用函数能够修改对象的值。同理,将指针参数声明为const,函数将不修改由这个参数所指的对象。
通常修饰指针参数和引用参数:
void Fun( const A *in); //修饰指针型传入参数 void Fun(const A &in); //修饰引用型传入参数
用法4:修饰函数返回值
可以阻止用户修改返回值。返回值也要相应的付给一个常量或常指针。
用法5:const修饰成员函数
const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数;
const对象的成员是不能修改的,而通过指针维护的对象确实可以修改的;
const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质。编译时以是否修改成员数据为依据进行检查。
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