const 修饰函数参数，返回值，函数体，保护数据

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：

[cpp] view plain copy 

  

 

1. #include <stdio.h>  
2. void f (const int i)  
3. {  
4.     i = 10;  //在函数体内修改了 i ，编译器就会报错。  
5. }     
6. int main (void)  
7. {  
8.     f (1);  
9.     return 0;  
10. }  
11.   
12. 输出结果：  
13. 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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1. //test.c    
2. #include <stdio.h>    
3. int main (void)    
4. {    
5.     const double Pi;    
6.     double i = Pi;    
7.     double j = Pi;    
8.     return 0;    
9. }    

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1. objdump -d test     
2.     
3.  080483b4 <main>:    
4.  80483b4:   55                      push   %ebp    
5.  80483b5:   89 e5                   mov    %esp,%ebp    
6.  80483b7:   83 e4 f8                and    $0xfffffff8,%esp    
7.  80483ba:   83 ec 20                sub    $0x20,%esp    
8.  80483bd:   dd 44 24 08             fldl   0x8(%esp)    
9.  80483c1:   dd 5c 24 10             fstpl  0x10(%esp)    
10.  80483c5:   dd 44 24 08             fldl   0x8(%esp)    
11.  80483c9:   dd 5c 24 18             fstpl  0x18(%esp)    
12.  80483cd:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax    
13.  80483d2:   c9                      leave      
14.  80483d3:   c3                      ret       

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1. //test1.c    
2. #include <stdio.h>    
3. #define PI 3.14159    
4. int main (void)    
5. {    
6.     double i = PI;    
7.     double j = PI;    
8. }    

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1. objdump -d test1     
2.  080483b4 <main>:    
3.  80483b4: 55                   push   %ebp    
4.  80483b5: 89 e5                mov    %esp,%ebp    
5.  80483b7: 83 e4 f8             and    $0xfffffff8,%esp    
6.  80483ba: 83 ec 10             sub    $0x10,%esp    
7.  80483bd: dd 05 b0 84 04 08    fldl   0x80484b0    
8.  80483c3: dd 1c 24             fstpl  (%esp)    
9.  80483c6: dd 05 b0 84 04 08    fldl   0x80484b0    
10.  80483cc: dd 5c 24 08          fstpl  0x8(%esp)    
11.  80483d0: c9                   leave      
12.  80483d1: c3                   ret        
13.  80483d2: 90                   nop    
14.  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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1. class A  
2. {  
3.   void f(int i)       {......} //一个函数  
4.   void f(int i) const {......} //上一个函数的重载  
5.            ......  
6. };  

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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1. const int a = 10;  
2. a = 20; // 错误，变量a为常量，只读，不能被修改；  
3.   
4. int const b = 10;  
5. 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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1. //C 下  
2. #include <stdio.h>  
3.   
4. int main (void)  
5. {  
6.     const int i;  //自动初始值为 随机数  
7.         //i = 10; //如果此时再向它赋值，会出现错误： 向只读变量‘i’赋值  
8.     printf ("%d\n", i);  
9. }  
10. 输出结果：  
11. -1217368076  //随机数  

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1. //C++下  
2. #include <iostream>  
3. int main (void) {  
4.    int const i;  
5.    //i = 10; //如果此时再向它赋值，会出现错误： 向只读变量‘i’赋值  
6. }  
7. /* 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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1. //在C 下是可行的，但是还是不推荐使用  
2. #include <stdio.h>  
3. int main (void)  
4. {  
5.     const int const i = 10;  
6.     printf ("%d\n", i);  
7.     return 0;  
8. }  
9. 输出结果：  
10. 10  

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1. //在C++ 下是错误的  
2. #include <iostream>  
3. int main (void)  
4. {  
5.     const int const i = 10;  
6.     std::cout << i << std::endl;  
7. }  
8. 输出结果：  
9. 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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1. #define SIZE 5    
2. int n = 5;    
3. float a1[5];            //可以    
4. float a2[5*2 + 1];      //可以    
5. float a3[sizeof (int) +1];  //可以    
6. float a4[-4];           //不可以，数组大小必须大于0    
7. float a5[0];            //不可以，数组大小必须大于0    
8. float a6[2.5];          //不可以，数组大小必须大于0    
9. float a7[(int)2.5];     //可以，把float类型指派为int类型    
10. float a8[n];            //C99之前不允许    
11. float a9[SIZE];         //可以    

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1. //C99支持 这种形式，并不会报错  
2. #include <stdio.h>  
3. int main (void)  
4. {  
5.     const int n = 5;  
6.     int a[n];  
7.     return 0;  
8. }  

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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1. #include <stdio.h>  
2. #define n 2  //常量  
3. int main (void)  
4. {  
5.     //int n = 2;   //变量，会出现错误： case 标号不能还原为一个整常量  
6.     //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  
7.   
8.     switch (3)  
9.     {  
10.         case 1:  
11.             printf ("11111\n");  
12.             break;  
13.         case n:  
14.             printf ("222222\n");  
15.             break;  
16.         case 3:  
17.             printf ("333333\n");  
18.             break;  
19.         default:  
20.             printf ("4444444\n");  
21.             break;  
22.     }  
23.   
24.     return 0;  
25. }  
26. 输出结果：  
27. 333333  

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1. #include <stdio.h>  
2. #define n 3  //常量  
3. //int n = 3;  //变量，会出现错误： ‘QIU’的枚举值不是一个整数常量  
4. //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  
5. typedef enum {  
6.     CHUN =  1,  
7.     XIA =  2,  
8.     QIU = n,  
9.     DONG = 4  
10. }Season;  
11.   
12. int main (void)  
13. {  
14.     printf ("%d\n", QIU);  
15.     return 0;  
16. }  
17. 输出结果：  
18. 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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1. const int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};  
2. 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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1. //示例一  
2. int a = 10;  
3. int b = 20;  
4. const int *p = &a;  
5. //等同 int const *p = &a;  
6. p  = &b; // 正确  
7. *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  
8. a  = 20; // 正确，变量a并没有被const关键字修饰；  

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1. //示例二  
2. int a = 10;  
3. int b = 20;  
4. int * const p = &a;  
5. p  = &b; // 错误，指针p只能指向同一个地址；  
6. *p = 20; // 正确  

[cpp] view plain copy

 

1. //示例三  
2. int a = 10;  
3. int b = 20;  
4. const int * const p = &a;  
5. p  = &b; // 错误  
6. *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：

[cpp] view plain copy

 

1. class A  
2. {  
3.    A & operate = (const A &other); // 赋值函数  
4. };  
5. A a, b, c; // a, b, c 为A 的对象  
6.   
7. a = b = c; // 正常的链式赋值  
8. (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。

[cpp] view plain copy

 

1. class Stack  
2. {  
3. public:  
4.  void Push(int elem);  
5.  int Pop(void);  
6.  int GetCount(void) const; // const 成员函数  
7. private:  
8.  int m_num;  
9.  int m_data[100];  
10. };  
11. int Stack::GetCount(void) const  
12. {  
13.  ++m_num; // 编译错误，企图修改数据成员m_num  
14.  Pop(); // 编译错误，企图调用非const 函数  
15.  return m_num;  
16. }  

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。

[cpp] view plain copy

 

1. //  
2. class my {  
3.  public:  
4. // ...  
5.  string& operator[](const string& s) const  
6.  { return table[s]; }  
7. private:  
8.  map table;  
9. };  

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。

[cpp] view plain copy

 

1. #include  
2. #include  
3. using namespace std;  
4. class A{  
5. public:  
6. A(int n) { num = n; }  
7. void incr() { num += 5; }  
8. void disp() const  
9. { cout << num ; }  
10.   
11. int times(int m)  
12. { return num * m; }  
13.   
14. int f() const  
15. {  
16. incr();//passing `const A' as `this' argument of `void A::incr()' discards qualifiers  
17. disp();// ok  
18. times(2);//passing `const A' as `this' argument of `int A::times(int)' discards qualifiers  
19. return num;  
20. }  
21.   
22. private: int num;  
23. };  
24.   
25. int main(int argc, char *argv[])  
26. {  
27. A a(5);  
28. a.f();  
29. system("PAUSE");  
30. return EXIT_SUCCESS;  
31. }  

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。

[cpp] view plain copy

 

1. class Test  
2. {  
3. public :  
4. int & GetValue()const;  
5. private:  
6. int value;  
7. };  
8. int &Test::GetValue() const  
9. {  
10. 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  
11. }  

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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1. int &Test::GetValue() const  
2. {  
3. int temp = value;  
4. return temp;  
5. }