const用法詳解

面向對象是C++的重要特性.

但是c++在c的基礎上新增加的幾點優化也是很耀眼的

就const直接可以取代c中的#define

以下幾點很重要,學不好後果也也很嚴重

 

const
1. 限定符聲明變量只能被讀
   const int i=5;
   int j=0;
   ...
   i=j;   //非法,導致編譯錯誤
   j=i;   //合法
2. 必須初始化
   const int i=5;    //合法
   const int j;      //非法,導致編譯錯誤
3. 在另一連接文件中引用const常量
   extern const int i;     //合法
   extern const int j=10;  //非法,常量不可以被再次賦值
4. 便於進行類型檢查
   用const方法可以使編譯器對處理內容有更多瞭解。
   #define I=10
   const long &i=10;   /*dapingguo提醒:由於編譯器的優化,使
      得在const long i=10; 時i不被分配內存,而是已10直接代入
      以後的引用中,以致在以後的代碼中沒有錯誤,爲達到說教效
      果,特別地用&i明確地給出了i的內存分配。不過一旦你關閉所
      有優化措施,即使const long i=10;也會引起後面的編譯錯誤。*/
   char h=I;      //沒有錯
   char h=i;      //編譯警告,可能由於數的截短帶來錯誤賦值。
5. 可以避免不必要的內存分配
   #define STRING "abcdefghijklmn\n"
   const char string[]="abcdefghijklm\n";
   ...
   printf(STRING);   //爲STRING分配了第一次內存
   printf(string);   //爲string一次分配了內存,以後不再分配
   ...
   printf(STRING);   //爲STRING分配了第二次內存
   printf(string);
   ... 
   由於const定義常量從彙編的角度來看,只是給出了對應的內存地址,
   而不是象#define一樣給出的是立即數,所以,const定義的常量在
   程序運行過程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內存中有
   若干個拷貝。
6. 可以通過函數對常量進行初始化
   int value(); 
   const int i=value();
   dapingguo說:假定對ROM編寫程序時,由於目標代碼的不可改寫,
   本語句將會無效,不過可以變通一下:
   const int &i=value();
   只要令i的地址處於ROM之外,即可實現:i通過函數初始化,而其
   值有不會被修改。
7. 是不是const的常量值一定不可以被修改呢?
   觀察以下一段代碼:
   const int i=0;
   int *p=(int*)&i;
   p=100;
   通過強制類型轉換,將地址賦給變量,再作修改即可以改變const常量值。
8. 請分清數值常量和指針常量,以下聲明頗爲玩味:
   int ii=0;
   const int i=0;            //i是常量,i的值不會被修改
   const int *p1i=&i;        //指針p1i所指內容是常量,可以不初始化
   int  * const p2i=ⅈ     //指針p2i是常量,所指內容可修改
   const int * const p3i=&i; //指針p3i是常量,所指內容也是常量
   p1i=ⅈ                  //合法
   *p2i=100;                 //合法

關於C++中的const關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,對其中進行了一些補充,寫下了本文。

 

 


1.       const常量,如const int max = 100;  
優點:const常量有數據類型,而宏常量沒有數據類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查,而對後者只進行字符替換,沒有類型安全檢查,並且在字符替換時可能會產生意料不到的錯誤(邊際效應)


2.       const 修飾類的數據成員。如:
class A


{


    const int size;


    …


}


const數據成員只在某個對象生存期內是常量,而對於整個類而言卻是可變的。因爲類可以創建多個對象,不同的對象其const數據成員的值可以不同。所以不能在類聲明中初始化const數據成員,因爲類的對象未被創建時,編譯器不知道const 數據成員的值是什麼。如


class A


{


 const int size = 100;    //錯誤


 int array[size];         //錯誤,未知的size


}


const數據成員的初始化只能在類的構造函數的初始化表中進行。要想建立在整個類中都恆定的常量,應該用類中的枚舉常量來實現。如


class A


{…


 enum {size1=100, size2 = 200 };


int array1[size1];


int array2[size2];


}


枚舉常量不會佔用對象的存儲空間,他們在編譯時被全部求值。但是枚舉常量的隱含數據類型是整數,其最大值有限,且不能表示浮點數。


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]

如果你能區分出上述四種情況,那麼,恭喜你,你已經邁出了可喜的一步。不知道,也沒關係,我們可以參考《Effective c++》Item21上的做法,如果const位於星號的左側,則const就是用來修飾指針所指向的變量,即指針指向爲常量;如果const位於星號的右側,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,都是指針所指向的內容爲常量(const放在變量聲明符的位置無關),這種情況下不允許對內容進行更改操作,如不能*a = 3 ;[3]爲指針本身是常量,而指針所指向的內容不是常量,這種情況下不能對指針本身進行更改操作,如a++是錯誤的;[4]爲指針本身和指向的內容均爲常量。


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只能訪問聲明爲const的函數,而不能訪問一           


般的成員函數;

    [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 的一些強大的功能在於它在函數聲明中的應用。在一個函數聲明中,const 可以修飾函數的返回值,或某個參數;對於成員函數,還可以修飾是整個函數。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( ) 爲類成員函數 
const A fun2( );


1) 修飾參數的const,如 void fun0(const A* a ); void fun1(const A& a); 
調用函數的時候,用相應的變量初始化const常量,則在函數體中,按照const所修飾的部分進行常量化,如形參爲const A* a,則不能對傳遞進來的指針的內容進行改變,保護了原指針所指向的內容;如形參爲const A& a,則不能對傳遞進來的引用對象進行改變,保護了原對象的屬性。 
[注意]:參數const通常用於參數爲指針或引用的情況,且只能修飾輸入參數;若輸入參數採用“值傳遞”方式,由於函數將自動產生臨時變量用於複製該參數,該參數本就不需要保護,所以不用const修飾。


[總結]對於非內部數據類型的輸入參數,因該將“值傳遞”的方式改爲“const引用傳遞”,目的是爲了提高效率。例如,將void Func(A a)改爲void Func(const A &a)


      對於內部數據類型的輸入參數,不要將“值傳遞”的方式改爲“const引用傳遞”。否則既達不到提高效率的目的,又降低了函數的可理解性。例如void Func(int x)不應該改爲void Func(const int &x)


2)  修飾返回值的const,如const A fun2( ); const A* fun3( ); 
這樣聲明瞭返回值後,const按照"修飾原則"進行修飾,起到相應的保護作用。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生:Rational a,b; 
Radional c; 
(a*b) = c;

一般用const修飾返回值爲對象本身(非引用和指針)的情況多用於二目操作符重載函數併產生新對象的時候。 
[總結]


1.     一般情況下,函數的返回值爲某個對象時,如果將其聲明爲const時,多用於操作符的重載。通常,不建議用const修飾函數的返回值類型爲某個對象或對某個對象引用的情況。原因如下:如果返回值爲某個對象爲const(const A test = A 實例)或某個對象的引用爲const(const A& test = A實例) ,則返回值具有const屬性,則返回實例只能訪問類A中的公有(保護)數據成員和const成員函數,並且不允許對其進行賦值操作,這在一般情況下很少用到。


2.       如果給採用“指針傳遞”方式的函數返回值加const修飾,那麼函數返回值(即指針)的內容不能被修改,該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指針。如:


const char * GetString(void);


如下語句將出現編譯錯誤:


char *str=GetString();


正確的用法是:


const char *str=GetString();


3.     函數返回值採用“引用傳遞”的場合不多,這種方式一般只出現在類的賻值函數中,目的是爲了實現鏈式表達。如:


class A


{…


 A &operate = (const A &other);  //負值函數


}
A a,b,c;              //a,b,c爲A的對象



a=b=c;            //正常


(a=b)=c;          //不正常,但是合法


若負值函數的返回值加const修飾,那麼該返回值的內容不允許修改,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可以嗎? 
const A& operator=(const A& a);


6.     類成員函數中const的使用 
一般放在函數體後,形如:void fun() const; 
任何不會修改數據成員的函數都因該聲明爲const類型。如果在編寫const成員函數時,不慎修改了數據成員,或者調用了其他非const成員函數,編譯器將報錯,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


 private:


      int m_num;


      int m_data[100];


};


int Stack::GetCount(void) const


{


  ++m_num;              //編譯錯誤,企圖修改數據成員m_num


  Pop();                    //編譯錯誤,企圖調用非const函數


  Return m_num;


}


7.       使用const的一些建議

1 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; 
2 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; 
3 在參數中使用const應該使用引用或指針,而不是一般的對象實例,原因同上; 
4 const在成員函數中的三種用法(參數、返回值、函數)要很好的使用; 
5 不要輕易的將函數的返回值類型定爲const; 
6除了重載操作符外一般不要將返回值類型定爲對某個對象的const引用;

[思考題答案] 
1 這種方法不正確,因爲聲明指針的目的是爲了對其指向的內容進行改變,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,因爲聲明指針所指向的內容可變; 
3 這種做法不正確; 
在const A::operator=(const A& a)中,參數列表中的const的用法正確,而當這樣連續賦值的時侯,問題就出現了: 
A a,b,c: 
(a=b)=c; 
因爲a.operator=(b)的返回值是對a的const引用,不能再將c賦值給const常量


以下來自百度百科:

CONST

  (一)簡單介紹,把握全局
  const與define,指針,引用,函數,類成員
  1.》》const與define。兩者都可以用來定義常量,但是const定義時,定義了常量的類型,所以更精確一些。#define只是簡單的文本替換,除了可以定義常量外,還可以用來定義一些簡單的函數,有點類似內置函數。const和define定義的常量可以放在頭文件裏面。(小注:可以多次聲明,但只能定義一次)
  2.》》const與指針和引用。
  (a)const與指針。
  先來看看下面的幾種定義:
  int me;
  const int * p1=&me;//p1可變,*p1不可變,此時不能用*p1來修改,但是p1可以轉向
  int * const p2=&me;//p2不可變,*p2可變,此時允許*p2來修改其值,但是p2不能轉向。
  const int *const p3=&me;//p3不可變,*p3也不可變,此時既不能用*p3來修改其值,也不能轉向
  (b)指針和引用的區別很簡單,就是引用更簡潔,更安全。因爲引用聲明是必須初始化。 引用更接近const指針,一旦與某個變量關聯,就將一直效忠於他。
  (c)const指針可以接受const和非const地址,但是非const指針只能接受非const地址。所以const指針的能力更強一些,所以儘量多用const指針,這是一種習慣。
  3.》》(a)const與函數。由於 c,所以經常把函數的形參類型設爲const,而且多爲const 引用。但是這裏有一個限制,不能把不是左值的地址傳遞給引用。(左值包括變量,數組元素,結構成員,引用,被解除引用的指針等)。 形參是const類型的,說明該函數將不會修改其值,該函數便爲const函數。
  (b)const與類成員函數。先看看下面這段代碼:
  const Stock land =Stock("hyd");
  land.show();
  land 是常量,但是類成員函數show無法保證不修改land,所以編譯器將拒絕執行該段代碼。除非你能保證show像const函數一樣,但這需要另外一種語法,即:
  void show() const;(聲明)
  void Stock::show() const{}(定義)。
  (二)詳細介紹,注重細節
  C中常用:“ #define 變量名 變量值”定義一個值替代,然而卻有個致命缺點:缺乏類型檢測機制,這樣預處理在C++中成爲可能引發錯誤的隱患,於是引入const.
  const使用:
  1. 用於指針的兩種情況:const是一個左結合的類型修飾符.
  int const *A; //A可變,*A不可變
  int *const A; //A不可變,*A可變
  2.限定函數的傳遞值參數:
  void function(const int Var); //傳遞過來的參數在函數內不可以改變.
  3.限定函數返回值型.
  const int function(); //此時const無意義
  const myclassname function(); //函數返回自定義類型myclassname.
  4限定函數類型.
  void function()const; //常成員函數, Const成員函數不能改變對象的成員函數。
  例如:
  int Point::GetY()
  {
  return yVal;
  }
  這個函數被調用時,不改變Point對象,而下面的函數改變Point對象:
  void Point:: SetPt (int x, int y)
  {
  xVal=x;
  yVal=y;
  }
  爲了使成員函數的意義更加清楚,我們可在不改變對象的成員函數的函數原型中加上const說明:
  class Point
  {
  public:
  int GetX() const;
  int GetY() const;
  void SetPt (int, int);
  void OffsetPt (int, int);
  private:
  int xVal, yVal;
  };
  const成員函數應該在函數原型說明和函數定義中都增加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
  {
  //...
  }
  非常量成員函數不能被常量成員對象調用,因爲它可能企圖修改常量的數據成員:
  const Set s;
  s.AddElem(10); // 非法: AddElem不是常量成員函數
  s.Member(10); // 正確
  *******但構造函數和析構函數對這個規則例外,它們從不定義爲常量成員,但可被常量對象調用(被自動調用)。它們也能給常量的數據成員賦值,除非數據成員本身是常量。
  爲什麼需要const成員函數?
  我們定義的類的成員函數中,常常有一些成員函數不改變類的數據成員,也就是說,這些函數是"只讀"函數,而有一些函數要修改類數據成員的值。如果把不改變數據成員的函數都加上const關鍵字進行標識,顯然,可提高程序的可讀性。其實,它還能提高程序的可靠性,已定義成const的成員函數,一旦企圖修改數據成員的值,則編譯器按錯誤處理。
  const成員函數和const對象
  實際上,const成員函數還有另外一項作用,即常量對象相關。對於內置的數據類型,我們可以定義它們的常量,用戶自定義的類也一樣,可以定義它們的常量對象。例如,定義一個整型常量的方法爲:
  const int i=1 ;
  同樣,也可以定義常量對象,假定有一個類classA,定義該類的常量對象的方法爲:
  const classA a(2);
  這裏,a是類classA的一個const對象,"2"傳給它的構造函數參數。const對象的數據成員在對象壽命期內不能改變。但是,如何保證該類的數據成員不被改變呢?
  爲了確保const對象的數據成員不會被改變,在C++中,const對象只能調用const成員函數。如果一個成員函數實際上沒有對數據成員作任何形式的修改,但是它沒有被const關鍵字限定的,也不能被常量對象調用。下面通過一個例子來說明這個問題:
  class C
  {
  int X;
  public:
  int GetX()
  {
  return X;
  }
  void SetX(int X)
  {
  this->X = X;
  }
  };
  void main()
  {
  const C constC;
  cout<<constC.GetX();
  }
  如果我們編譯上面的程序代碼,編譯器會出現錯誤提示:constC是個常量對象,它只能調用const成員函數。雖然GetX( )函數實際上並沒有改變數據成員X,由於沒有const關鍵字限定,所以仍舊不能被constC對象調用。如果我們將上述代碼中:
  int GetX()
  改寫成:
  int GetX()const
  再重新編譯,就沒有問題了。
  const成員函數的使用
  const成員函數表示該成員函數只能讀類數據成員,而不能修改類成員數據。定義const成員函數時,把const關鍵字放在函數的參數表和函數體之間。有人可能會問:爲什麼不將const放在函數聲明前呢?因爲這樣做意味着函數的返回值是常量,意義完全不同。下面是定義const成員函數的一個實例:
  class X
  {
  int i;
  public:
  int f() const;
  };
  關鍵字const必須用同樣的方式重複出現在函數實現裏,否則編譯器會把它看成一個不同的函數:
  int X::f() const
  {
  return i;
  }
  如果f( )試圖用任何方式改變i或調用另一個非const成員函數,編譯器將給出錯誤信息。任何不修改成員數據的函數都應該聲明爲const函數,這樣有助於提高程序的可讀性和可靠性。


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