const用法

 

const用法

                                                  

引言：    偶获一文，感觉写的不错，浅显易懂，相对全面，特整理如下，与大家分享；能力有限，错误之处还请指正，共同进步。 望能以此抛砖引玉， 早日拜读各位的大作！

　

使用const提高函数的健壮性

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"。

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低。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，如表。

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)。

面向对象是C++的重要特性，但是c++在c的基础上新增加的几点优化也是很耀眼的。其中const直接可以取代c中的#define。

以下几点很重要,学不好后果也也很严重 const 

1. 限定符声明变量只能被读

 const int i=5;

 int j=0;

 ... i=j; //非法，导致编译错误

 j=i; //合法

 2. 必须初始化 

const int i=5; //合法 

const int j; //非法，导致编译错误 

3. 在另一连接文件中引用const常量 

extern const int i; //合法

 extern const int j=10; //非法，常量不可以被再次赋值

 4. 便于进行类型检查 用const方法可以使编译器对处理内容有更多了解。

 #define I=10 const long &i=10; 

/*提醒：由于编译器的优化，使得在const long i=10; 时i不被分配内存，而是已10直接代入以后的引用中，以致在以后的代码中没有错误，为达到说教效果，特别地用&i明确地给出了i的内存分配。不过一旦你关闭所有优化措施，即使const long i=10;也会引起后面的编译错误。*/ 

char h=I; //没有错 

char h=i; //编译警告，可能由于数的截短带来错误赋值。

 5. 可以避免不必要的内存分配

 #define STRING "abcdefghijklmn/n"

 const char string[]="abcdefghijklm/n"; 

... printf(STRING); //为STRING分配了第一次内存 

printf(string); //为string一次分配了内存，以后不再分配 

... 

printf(STRING); //为STRING分配了第二次内存 

printf(string); 

... 

由于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，而不是象#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个拷贝。

 6. 可以通过函数对常量进行初始化

 int value(); 

const int i=value();

 假定对ROM编写程序时，由于目标代码的不可改写，本语句将会无效，不过可以变通一下： const int &i=value(); 只要令i的地址处于ROM之外，即可实现：i通过函数初始化，而其值有不会被修改。

 7. 是不是const的常量值一定不可以被修改呢？ 

观察以下一段代码：

 const int i=0;

 int *p=(int*)&i;

 p=100; 

通过强制类型转换，将地址赋给变量，再作修改即可以改变const常量值。

 8. 请分清数值常量和指针常量，以下声明颇为玩味：

 int ii=0;

 const int i=0; //i是常量，i的值不会被修改

 const int *p1i=&i; //指针p1i所指内容是常量，可以不初始化

 int * const p2i=ⅈ //指针p2i是常量，所指内容可修改

 const int * const p3i=&i; //指针p3i是常量，所指内容也是常量

 p1i=ⅈ //合法 

*p2i=100; //合法 

关于C++中的const关键字的用法非常灵活，而使用const将大大改善程序的健壮性，补充如下。

1. const常量，如const int max = 100; 优点：const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误（边际效应）

2. const 修饰类的数据成员。如：

 class A 

{ 

const int size;

 … 

} 

const数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类声明中初始化const数据成员，因为类的对象未被创建时，编译器不知道const 数据成员的值是什么。

如

 class A

 {

 const int size = 100; //错误

 int array[size]; //错误，未知的size 

}

 const数据成员的初始化只能在类的构造函数的初始化表中进行。要想建立在整个类中都恒定的常量，应该用类中的枚举常量来实现。

如 

class A 

{

…

 enum {size1=100, size2 = 200 };

 int array1[size1];

 int array2[size2]; 

} 

枚举常量不会占用对象的存储空间，他们在编译时被全部求值。但是枚举常量的隐含数据类型是整数，其最大值有限，且不能表示浮点数。

3. const修饰指针的情况，见下式： 

int b = 500;

 const int* a = & [1]

 int const *a = & [2] 

int* const a = & [3]

 const int* const a = & [4] 

如果你能区分出上述四种情况，那么，恭喜你，你已经迈出了可喜的一步。不知道，也没关系，我们可以参考《Effective c++》Item21上的做法，如果const位于星号的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；如果const位于星号的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

因此，[1]和[2]的情况相同，都是指针所指向的内容为常量（const放在变量声明符的位置无关），这种情况下不允许对内容进行更改操作，如不能*a = 3 

；[3]为指针本身是常量，而指针所指向的内容不是常量，这种情况下不能对指针本身进行更改操作，如a++是错误的；

[4]为指针本身和指向的内容均为常量。

4. const的初始化 

先看一下const变量初始化的情况

 1) 非指针const常量初始化的情况：

A b; 

const A a = b;

 2) 指针const常量初始化的情况：

 A* d = new A();

 const A* c = d; 

或者：

const A* c = new A();

 3）引用const常量初始化的情况：

 A f;

 const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数，而不能访问一般的成员函数；

 [思考1]： 以下的这种赋值方法正确吗？

 const A* c=new A();

 A* e = c; 

[思考2]：

 以下的这种赋值方法正确吗？

 A* const c = new A(); 

A* b = c;

 5. 另外const 的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用。 

在一个函数声明中，const 可以修饰函数的返回值，或某个参数；对于成员函数，还可以修饰是整个函数。

有如下几种情况，以下会逐渐的说明用法：

A& operator=(const A& a);

 void fun0(const A* a );

 void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数 

const A fun2( ); 

1） 修饰参数的const，如 

void fun0(const A* a ); 

void fun1(const A& a);

 调用函数的时候，用相应的变量初始化const常量，则在函数体中，按照const所修饰的部分进行常量化，如形参为const A* a，则不能对传递进来的指针的内容进行改变，保护了原指针所指向的内容；如形参为const A& a，则不能对传递进来的引用对象进行改变，保护了原对象的属性。

 [注意]：参数const通常用于参数为指针或引用的情况，且只能修饰输入参数;若输入参数采用“值传递”方式，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该参数本就不需要保护，所以不用const修饰。

 [总结]对于非内部数据类型的输入参数，因该将“值传递”的方式改为“const引用传递”，目的是为了提高效率。

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）

 修饰返回值的const，如

const A fun2( );

 const A* fun3( ); 

这样声明了返回值后，const按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)

{ 

return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());

 }

 返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:

Rational a,b;

 Radional c; 

(a*b) = c; 

一般用const修饰返回值为对象本身（非引用和指针）的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。

 [总结] 

1. 一般情况下，函数的返回值为某个对象时，如果将其声明为const时，多用于操作符的重载。通常，不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。原因如下：如果返回值为某个对象为const（const A test = A 实例）或某个对象的引用为const（const A& test = A实例） ，则返回值具有const属性，则返回实例只能访问类A中的公有（保护）数据成员和const成员函数，并且不允许对其进行赋值操作，这在一般情况下很少用到。

 2. 如果给采用“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。如： 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();

 3. 函数返回值采用“引用传递”的场合不多，这种方式一般只出现在类的赙值函数中，目的是为了实现链式表达。如： class A {… A &operate = (const A &other); //负值函数 } A a,b,c; //a,b,c为A的对象 … a=b=c; //正常 (a=b)=c; //不正常，但是合法若负值函数的返回值加const修饰，那么该返回值的内容不允许修改，上例中a=b=c依然正确。(a=b)=c就不正确了。

 [思考3]： 这样定义赋值操作符重载函数可以吗？ const A& operator=(const A& a);

 6. 类成员函数中const的使用 

一般放在函数体后，形如：

void fun() const;

 任何不会修改数据成员的函数都因该声明为const类型。如果在编写const成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其他非const成员函数，编译器将报错，这大大提高了程序的健壮性。

如： 

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; }

7.使用const的一些建议 

1 要大胆的使用const，这将给你带来无尽的益处，但前提是你必须搞清楚原委；

 2 要避免最一般的赋值操作错误，如将const变量赋值，具体可见思考题；

3 在参数中使用const应该使用引用或指针，而不是一般的对象实例，原因同上； 

4 const在成员函数中的三种用法（参数、返回值、函数）要很好的使用；

5 不要轻易的将函数的返回值类型定为const; 

6 除了重载操作符外一般不要将返回值类型定为对某个对象的const引用; 

[思考题答案]

 1 这种方法不正确，因为声明指针的目的是为了对其指向的内容进行改变，而声明的指针e指向的是一个常量，所以不正确；

 2 这种方法正确，因为声明指针所指向的内容可变； 

3 这种做法不正确；在const A::operator=(const A& a)中，参数列表中的const的用法正确，而当这样连续赋值的时侯

，问题就出现了： A a,b,c; (a=b)=c; 因为a.operator=(b)的返回值是对a的const引用，不能再将c赋值给const常量。