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const 修饰函数参数,返回值,函数体,保护数据

2017-05-05 09:55 381 查看
一、const 介绍

1、const 定义

const 修饰的数据类型是指常类型,常类型的变量或对象的值是不能被更新的

2、const 目的

const 推出的初始目的,正是为了取代预编译指令,消除它的缺点,同时继承它的优点(后面会讲到 const 与 宏的区别)。

3、const 作用

1)可以定义 const 常量,具有不可变性。例如:

const int Max = 100; Max++会产生错误。
2)便于进行类型检查,使编译器对处理内容有更多了解,消除一些隐患。例如:

void f(const int i) {....} 编译器就会知道 i 是一个常量,不允许修改。

3)可以避免意义模糊的数字出现,同样可以很方便进行参数的调整和修改。同宏定义一样,可以做到不变则已,一变都变。

(这句话,没搞懂什么意思,希望有知道的大神告知!!)

4)可以保护被修改的东西,防止意外的修改,增强程序的健壮性。例如:

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#include <stdio.h>

void f (const int i)

{

i = 10; //在函数体内修改了 i ,编译器就会报错。

}

int main (void)

{

f (1);

return 0;

}

输出结果:

错误: 向只读形参‘i’赋值

5)可以节省空间,避免不必要的内存分配。例如:

#define PI 3.14159 //常量宏

const double Pi=3.14159; //此时并未将Pi放入RAM中

double i=Pi; //此时为Pi分配内存,以后不再分配!

double I=PI; //编译期间进行宏替换,分配内存

double j=Pi; //没有内存分配

double J=PI; //再进行宏替换,又一次分配内存!

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//test.c

#include <stdio.h>

int main (void)

{

const double Pi;

double i = Pi;

double j = Pi;

return 0;

}

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objdump -d test

080483b4 <main>:

80483b4: 55 push %ebp

80483b5: 89 e5 mov %esp,%ebp

80483b7: 83 e4 f8 and $0xfffffff8,%esp

80483ba: 83 ec 20 sub $0x20,%esp

80483bd: dd 44 24 08 fldl 0x8(%esp)

80483c1: dd 5c 24 10 fstpl 0x10(%esp)

80483c5: dd 44 24 08 fldl 0x8(%esp)

80483c9: dd 5c 24 18 fstpl 0x18(%esp)

80483cd: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax

80483d2: c9 leave

80483d3: c3 ret

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//test1.c

#include <stdio.h>

#define PI 3.14159

int main (void)

{

double i = PI;

double j = PI;

}

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objdump -d test1

080483b4 <main>:

80483b4: 55 push %ebp

80483b5: 89 e5 mov %esp,%ebp

80483b7: 83 e4 f8 and $0xfffffff8,%esp

80483ba: 83 ec 10 sub $0x10,%esp

80483bd: dd 05 b0 84 04 08 fldl 0x80484b0

80483c3: dd 1c 24 fstpl (%esp)

80483c6: dd 05 b0 84 04 08 fldl 0x80484b0

80483cc: dd 5c 24 08 fstpl 0x8(%esp)

80483d0: c9 leave

80483d1: c3 ret

80483d2: 90 nop

80483d3: 90 nop

const定义常量从汇编的角度来看,只是给出了对应的内存地址,而不是像#define一样给出的是立即数,所以,const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝,而#define定义的常量在内存中有若干份拷贝。

6)为函数重载提供了一个参考

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class A

{

void f(int i) {......} //一个函数

void f(int i) const {......} //上一个函数的重载

......

};

7)提高效率

编译器通常不为普通 const 常量分配存储空间,而是将它们保存在符号表中,这使得它成为一个编译期间的常量,没有了存储与读内存的操作,使得它的效率也很高。

二、const 使用

1、const 修饰一般常量

一般常量是指简单类型的只读变量。这种常量在定义时,修饰符const可以用在类型说明符前,也可以用在类型说明符后。例如:

int const x=2; 或 const int x=2;

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const int a = 10;

a = 20; // 错误,变量a为常量,只读,不能被修改;

int const b = 10;

b = 20; // 错误,变量b为常量,只读,不能被修改;

注意:

1)在定义该const变量时,通常需要对它进行初始化,因为以后就没有机会再改变它了

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//C 下

#include <stdio.h>

int main (void)

{

const int i; //自动初始值为 随机数

//i = 10; //如果此时再向它赋值,会出现错误: 向只读变量‘i’赋值

printf ("%d\n", i);

}

输出结果:

-1217368076 //随机数

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//C++下

#include <iostream>

int main (void) {

int const i;

//i = 10; //如果此时再向它赋值,会出现错误: 向只读变量‘i’赋值

}

/* gcc编译器不够严格,g++编译器下会报错 */错误: 未初始化的常量‘i’

2)const int const i = 10; 是否可行

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//在C 下是可行的,但是还是不推荐使用

#include <stdio.h>

int main (void)

{

const int const i = 10;

printf ("%d\n", i);

return 0;

}

输出结果:

10

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//在C++ 下是错误的

#include <iostream>

int main (void)

{

const int const i = 10;

std::cout << i << std::endl;

}

输出结果:

错误: 重复的‘const’

扩展:常量与变量

参看:如何理解C语言常量与变量

说着说着,其实搞混了const到底修饰的是什么了。什么是常量,什么是变量?

常量,例如5, "abc",等,肯定是只读的,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。

enum类型和#define宏,这两个都可以用来定义常量。

采用宏定义#define指令创建一个指定数组大小的明显常量(SIZE),可以在定义数组和设置循环限制时使用这个常量,以后更改数组大小的时候方便处理,例如:

#define SIZE 5

int arr[SIZE];

变量 其值是可以改变的。一个变量应该有一个名字,在内存中占据一定的存储单元。变量定义必须放在变量使用之前。一般放在函数体的开头部分。要区分变量名和变量值是两个不同的概念。例如:int x
= 3;

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)。


例如,const int a;

const只是一个修饰符,不管怎么样 a 仍然是一个int型的变量。

指定数组大小

直到C99标准出现之前,声明数组时在方括号内只能使用整数常量表达式。整数常量表达式是由整数常量组成的表达式。sizeof表达式被认为是一个整数常量,而(和C++不同)一个const值却不是整数常量。并且该表达式的值必须大于0。

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#define SIZE 5

int n = 5;

float a1[5]; //可以

float a2[5*2 + 1]; //可以

float a3[sizeof (int) +1]; //可以

float a4[-4]; //不可以,数组大小必须大于0

float a5[0]; //不可以,数组大小必须大于0

float a6[2.5]; //不可以,数组大小必须大于0

float a7[(int)2.5]; //可以,把float类型指派为int类型

float a8
; //C99之前不允许

float a9[SIZE]; //可以

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//C99支持 这种形式,并不会报错

#include <stdio.h>

int main (void)

{

const int n = 5;

int a
;

return 0;

}

但是 const修饰的只读变量 不能放在 case 关键字后面、不能放在enum枚举名称后面,因为 case 关键字后面和枚举类型声明必须要 整数常量

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#include <stdio.h>

#define n 2 //常量

int main (void)

{

//int n = 2; //变量,会出现错误: case 标号不能还原为一个整常量

//const int n = 2; //只读变量,会出现错误: case 标号不能还原为一个整常量

switch (3)

{

case 1:

printf ("11111\n");

break;

case n:

printf ("222222\n");

break;

case 3:

printf ("333333\n");

break;

default:

printf ("4444444\n");

break;

}

return 0;

}

输出结果:

333333

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#include <stdio.h>

#define n 3 //常量

//int n = 3; //变量,会出现错误: ‘QIU’的枚举值不是一个整数常量

//const int n = 3; //只读变量,会出现错误: ‘QIU’的枚举值不是一个整数常量

typedef enum {

CHUN = 1,

XIA = 2,

QIU = n,

DONG = 4

}Season;

int main (void)

{

printf ("%d\n", QIU);

return 0;

}

输出结果:

3

2、const修饰指针、数组

const定义的变量具有只读性const修饰的只读变量必须在定义的时候初始化

1)修饰数组

定义或说明一个只读数组可采用如下格式:

int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5};或

const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};

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const int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};

numbers[1] = 10; // 错误,数组被const修饰,因此,数组内容不可修改

2)修饰指针

这里给出一个记忆和理解的方法:

先忽略类型名(编译器解析的时候也是忽略类型名),我们看 const 离哪个近。“近水楼先得月”,离谁近就修饰谁。

int arr[5];

const int *p = arr; //const 修饰*p,p 是指针,可变; *p 是指针指向的对象,不可变。

int const *p = arr; //const 修饰*p,p 是指针, 可变;*p 是指针指向的对象,不可变。

int *const p = arr; //const 修饰 p, p 是指针,不可变; p 指向的对象可变。

const int *const p= arr; //前一个 const 修饰*p,后一个 const 修饰 p,指针 p 和 p 指向的对象都不可变。

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//示例一

int a = 10;

int b = 20;

const int *p = &a;

//等同 int const *p = &a;

p = &b; // 正确

*p = 20; // 错误,指针变量p所指向的地址中的内容不能通过指针变量修改

a = 20; // 正确,变量a并没有被const关键字修饰;

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//示例二

int a = 10;

int b = 20;

int * const p = &a;

p = &b; // 错误,指针p只能指向同一个地址;

*p = 20; // 正确

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//示例三

int a = 10;

int b = 20;

const int * const p = &a;

p = &b; // 错误

*p = 20; // 错误

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:

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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(const的作用:说明其不会修改数据成员)

任何不会修改数据成员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。

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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.
e. 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。

//*********************************************************
看C++教材的时候,对于const function以为有了很正确的理解,但到使用时才知道,实践出真知!
const 函数只能调用 const 函数,即使某个函数本质上没有修改任何数据,但没有声明为const,也是不能被const函数调用的。
对于这样的const function,关键词const到底影响了什么?下面用例子来说明。

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//

class my {

public:

// ...

string& operator[](const string& s) const

{ return table[s]; }

private:

map table;

};

上述重载的下标运算函数能否通过编译呢?不能(在mingw32 gcc3.4上)通过。给出了如下的错误提示:

passing `const std::map, std::allocator > >'
as `this' argument of `_Tp& std::map<_Key, _Tp, _Compare, _Alloc>::operator[](const _Key&) [with _Key = std::string, _Tp = std::string, _Compare = std::less, _Alloc = std::allocator >]' discards qualifiers

错误原因就在于,当本重载函数声明为const后,就只能调用其他的同样也声明为const的函数;而table[s]实际上调用的是map的下标重载运算函数,该函数并没有声明为const。所以去掉本函数的const声明,就可以顺利通过编译了。
下面再用一个小例子验证一下吧。

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#include

#include

using namespace std;

class A{

public:

A(int n) { num = n; }

void incr() { num += 5; }

void disp() const

{ cout << num ; }

int times(int m)

{ return num * m; }

int f() const

{

incr();//passing `const A' as `this' argument of `void A::incr()' discards qualifiers

disp();// ok

times(2);//passing `const A' as `this' argument of `int A::times(int)' discards qualifiers

return num;

}

private: int num;

};

int main(int argc, char *argv[])

{

A a(5);

a.f();

system("PAUSE");

return EXIT_SUCCESS;

}

const 函数只能调用 const 函数,即使某个函数本质上没有修改任何数据,但没有声明为const,也是不能被const函数调用的。

//********************************************************************
为何const引用不能调用自己的非const方法和其它?

我在实现自定义的DateTime类时有这个问题:

bool DateTime::earlier(const DateTime &dt){
if(!isvalid()) return true;
if(!dt.isvalid()) return false;

isvalid是DateTime自己的方法。但第二个判断会出错,提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"

为何这里会报这个错误有点不大明白。难道这种传进本类引用的方法就不能使用const参数,或只能调用const方法?
另外还有,我在重载==时也有问题:
inline bool operator ==(const DateTime& );

它的实现是:
inline bool operator ==(const DateTime& _dt){
return !earlier(_dt) && !_dt.earlier(*this);
}

这就报参数数量不符(Wrong number of parameters for "operator<=")。方法定义的格式我是参照c++ primar里的,作者在定义时就只写参数类型没写形参名称(写了一样报错)。不知错在哪里?之前写的+,-重载都不报这个错。

---但第二个判断会出错,提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"

每个非static非const成员函数都有一个隐含的this指针,是非const型的,不能接受const型实参;在你的函数里,dt是const DateTime &型的,dt.isvalid()相当于将const对象传给非const的this指针,所以出错。
如果isvalid不改变对象状态,可以将earlier成员函数定义为const型。
如果用const来修饰函数,那么函数一定是类的成员函数。
const 类型的成员函数不能返回非const类型的引用
这句话的意思是如果你的成员函数是const类型的,并且要求返回值是类的非cosnt或者非mutable成员变量,返回类型是引用,那么这是错误的。

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class Test

{

public :

int & GetValue()const;

private:

int value;

};

int &Test::GetValue() const

{

return value; //value此时具有const属性,与返回值类型int &的非const属性不匹配

}

这样的代码在vs2003中提示的错误:error C2440: “return” : 无法从“const int”转换为“int &”。
在const函数中传递this的时候把this变成了const T* const this(个人理解),所以一个非const的引用指向一个const类型的变量,就会error。
可以这样改,
1.把int value 改成mutable int value. mutable修饰的变量使之在const函数中可以被改变的。
2.return value 改成。 return const_cast(value)。const_cast去掉了const性质。
3.把函数写成const int &Test::GetValue() const ,.这样做的目的是使引用的变量也是const类型的,就相当于const int & b 。
4.把引用去掉,写成返回值类型的。
5.把函数后面的const去掉。
6.返回值不是类的成员变量。

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int &Test::GetValue() const

{

int temp = value;

return temp;

}
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