C/C++中const关键字

C/C++ 尼古拉斯.赵四 3869℃ 0评论

今天在做一个趋势笔试题的时候,才让我有了系统把const关键字好好总结一下的冲动,因为这个关键词大大小小好多地方都出现过,出现频率非常高,而每次只是简短的把答案看了一下,没有真正将其整个用法弄透,马上要找工作了,为避免悲剧再次发生,不得不引起我的重视,这才有了这篇博文。

    首先,一看到const关键字,我们的第一反应就是定义常量。的确,这没有错,const就是constant的缩写嘛,但是事实上他的用法远不止这些。接下来我们一一来讲解。
    在C程序中,const的用法主要有定义常量、修饰函数参数和修饰函数返回值。而在C++程序中,它除了上述功能外,还可以修饰函数的定义体,定义类中某个成员函数为恒态函数,即不改变类中的数据成员。对于定义常量的用法,这里就不多说了,重点看一下修饰函数参数、修饰函数返回值以及修饰函数的定义体
    1)修饰函数参数
    首先如果该参数用于输出,那么无论是采用指针传递还是引用传递,都不能加const修饰。所以const只能用于修饰输入参数。这里又分三种情况:输入参数采用值传递还是指针传递还是引用传递。
    (1)如果采用值传递,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,所以不需要加const 修饰。
     例如,对于函数void Func1(int x),写成void Func1(const int x)一点意义也没有。同理,对于void Func2(A a)也不需要写成void Func2(const A a),其中A为用户自定义的对象类型。
    (2)如果采用指针传递,那么加const可以防止函数体内部对该参数进行改变,起到保护作用。
     例如,假设StringCopy函数定义为:void StringCopy(char *strDest, const char *strSrc),那么,如果函数体试图改变strSrc的内容,编译器将报错。
    (3)如果采用引用传递,
     首先我们来说一下,为什么要引入引用传递这种方法。原因是: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)。这样一来,根据引用传递的定义,只是借用了参数的别名,不需要产生临时对象。
      但是,这样一来,当函数体中改变了参数a的值后,相应的传递的原始值也会相应改变。所以如果不希望改变原始参数,只需要在前面加上const修饰,这样一来,函数最终定义为void Func(const A& a)。同理,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。
     总结一下const作为函数输入参数的用法:
     (1)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)。
         (2)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)修饰函数的返回值
      根据上面的思路,这里也分三种情况,即值传递、指针传递、引用传递。
      (1)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。
    (2)如果函数返回值采用“指针传递”方式,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,定义函数为:const char *GetString(void),那么char *str = GetString()将会出现编译错误。应该写成const char *str = GetString()。
    (3)如果函数返回值是采用“引用传递”方式,它的意义在于能提供啊效率,而这种方式使用场合并不多。这个时候,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
     例如,对于类的重载赋值函数A & operate = (const A &other),如果不加cons修饰,则定义A a, b, c;(a = b) = c,程序合法,但是如果加上const修饰,即const A & operate = (const A &other),则程序会报错。
 
       3)修饰函数的定义体。
       定义const函数,只需要将const关键字放在函数声明的尾部任何不会修改类的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,编译器将报错,这无疑会提高程序的健壮性。
    例如,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;
}
 
    到这里,const关键字的讲解就结束了。以下是几点使用const的几点规则。
    1) 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。
    2) 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。
    3) 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。
    4) 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。

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