const? const ! 全解

看到const 關鍵字,C++程序員首先想到的可能是const 常量。這可不是良好的條件反射。如果只知道用const 定義常量,那麼相當於把火藥僅用於製作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修飾函數的參數、返回值,甚至函數的定義體。

const 是constant 的縮寫,“恆定不變”的意思。被const 修飾的東西都受到強制保護,可以預防意外的變動,能提高程序的健壯性。所以很多C++程序設計書籍建議:“Use const whenever you need”。

1.用const 修飾函數的參數

如果參數作輸出用,不論它是什麼數據類型,也不論它採用“指針傳遞”還是“引用傳遞”,都不能加const 修飾,否則該參數將失去輸出功能。const 只能修飾輸入參數:

如果輸入參數採用“指針傳遞”,那麼加const 修飾可以防止意外地改動該指針,起到保護作用。

例如StringCopy 函數:

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource 是輸入參數,strDestination 是輸出參數。給strSource 加上const修飾後,如果函數體內的語句試圖改動strSource 的內容,編譯器將指出錯誤。

如果輸入參數採用“值傳遞”,由於函數將自動產生臨時變量用於複製該參數,該輸入參數本來就無需保護,所以不要加const 修飾。

例如不要將函數void Func1(int x) 寫成void Func1(const int x)。同理不要將函數void Func2(A a) 寫成void Func2(const A a)。其中A 爲用戶自定義的數據類型。

對於非內部數據類型的參數而言,象void Func(A a) 這樣聲明的函數註定效率比較底。因爲函數體內將產生A 類型的臨時對象用於複製參數a,而臨時對象的構造、複製、析構過程都將消耗時間。

爲了提高效率,可以將函數聲明改爲void Func(A &a),因爲“引用傳遞”僅借用一下參數的別名而已,不需要產生臨時對象。但是函數void Func(A &a) 存在一個缺點:

“引用傳遞”有可能改變參數a,這是我們不期望的。解決這個問題很容易,加const修飾即可,因此函數最終成爲void Func(const A &a)。

以此類推,是否應將void Func(int x) 改寫爲void Func(const int &x),以便提高效率?完全沒有必要,因爲內部數據類型的參數不存在構造、析構的過程,而複製也非常快,“值傳遞”和“引用傳遞”的效率幾乎相當。

問題是如此的纏綿,我只好將“const &”修飾輸入參數的用法總結一下。

 

對於非內部數據類型的輸入參數,應該將“值傳遞”的方式改爲“const 引用傳遞”,目的是提高效率。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 用const 修飾函數的返回值
如果給以“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。例如函數
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();
如果函數返回值採用“值傳遞方式”,由於函數會把返回值複製到外部臨時的存儲單元中,加const 修飾沒有任何價值。
例如不要把函數int GetInt(void) 寫成const int GetInt(void)。
同理不要把函數A GetA(void) 寫成const A GetA(void),其中A 爲用戶自定義的數據類型。
如果返回值不是內部數據類型,將函數A GetA(void) 改寫爲const A & GetA(void)的確能提高效率。但此時千萬千萬要小心,一定要搞清楚函數究竟是想返回一個對象的“拷貝”還是僅返回“別名”就可以了,否則程序會出錯。
函數返回值採用“引用傳遞”的場合並不多,這種方式一般只出現在類的賦值函數中,目的是爲了實現鏈式表達。

例如:
class A
{
A & operate = (const A &other); // 賦值函數
};
A a, b, c; // a, b, c 爲A 的對象

a = b = c; // 正常的鏈式賦值
(a = b) = c; // 不正常的鏈式賦值,但合法
如果將賦值函數的返回值加const 修飾,那麼該返回值的內容不允許被改動。上例中,語句 a = b = c 仍然正確,但是語句 (a = b) = c 則是非法的。
3 const 成員函數
任何不會修改數據成員的函數都應該聲明爲const 類型。如果在編寫const 成員函數時,不慎修改了數據成員,或者調用了其它非const 成員函數,編譯器將指出錯誤,這無疑會提高程序的健壯性。以下程序中,類stack 的成員函數GetCount 僅用於計數,從邏輯上講GetCount 應當爲const 函數。編譯器將指出GetCount 函數中的錯誤。
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;
}
const 成員函數的聲明看起來怪怪的:const 關鍵字只能放在函數聲明的尾部,大概是因爲其它地方都已經被佔用了。
關於Const函數的幾點規則:

a. const對象只能訪問const成員函數,而非const對象可以訪問任意的成員函數,包括const成員函數.
b. const對象的成員是不可修改的,然而const對象通過指針維護的對象卻是可以修改的.
c. const成員函數不可以修改對象的數據,不管對象是否具有const性質.它在編譯時,以是否修改成員數據爲依據,進行檢查.
e. 然而加上mutable修飾符的數據成員,對於任何情況下通過任何手段都可修改,自然此時的const成員函數是可以修改它的

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