c++中const的應用

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 









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。



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