C++ Programmer's Cookbook

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const 详讲

 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”.
11.1.1 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
1,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)..
2,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).
“const &”修饰输入参数的规则
11.1.2 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.见6.2节“返回值的规则”.
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

  class A    {   
     …       
A & operate = (const A &other); // 赋值函数  
  };       
A a, b, c; // a, b, c 为A的对象   
…   
a = b = c; // 正常的链式赋值  
  (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11.1.3 const成员函数
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
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;   
}

 
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,现将本人的一些体会总结如下,期望对大家有所帮助:
 一 const基础
如果const关键字不涉及到指针,我们很好理解,下面是涉及到指针的情况:
int b = 500;
const int* a = &b;  [1]
int const *a = &b;  [2]
int* const a = &b;  [3]
const int* const a = &b; [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。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( );

 二 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(引用)const常量初始化的情况:A* d = new A(); const A* c = d;或者:const A* c = new A();引用: 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;

 三 作为参数和返回值的const修饰符
其实,不论是参数还是返回值,道理都是一样的,参数传入时候和函数返回的时候,初始化const变量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;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] 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。
[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);

 四 类成员函数中const的使用
一般放在函数体后,形如:void fun() const;如果一个成员函数的不会修改数据成员,那么最好将其声明为const,因为const成员函数中不允许对数据成员进行修改,如果修改,编译器将报错,这大大提高了程序的健壮性。 

五 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。
 
首先我们来关注一下const的两种写法:
constint a = 1024;  //  等同于 int const a = 1024;
这两种写法是等价的,一般大多数人都会选择第一种写法。不过我认为第二种写法比较好一点,我来举个例子:看过C++ Primer的人应该记得,在讲typedef那一节的时候有这么一个语句:
 
typedefchar *cstring;constcstring cstr;   // 你会理解成什么?
我想很多人一看到上面这个声明就会认为这是const char *cstr;可惜错了,const修饰的是cstring,而cstring代表了char *不是char,也就是把指针转换为常量,即char *const cstr;(关于两者的区别我将会在下面一节说明)。如果我们用const的第二种写法就不会产生误解了cstring const cstr;是不是很容易理解?所以我建议用第二种写法(其实我也不太习惯J)。
---------------------------------------------------------------------
我们来看一行语句:
constint p = 1024;   // 如何定义一个指针来指向常量p
下面的定义对吗?
int *pi = &p;         // 错了,不能用一个非常量指针指向常量pconstint *pi2 = &p;  // 毫无疑问,这是对的
让我们再看一个定义:
// 是不是很奇怪?多加一个const,有什么不一样吗?constint *const pi3 = &p;
不一样,在回答这个问题之前,先解释一下const int *pi2的微妙之处:我们可这样读这个语句,pi2是一个指针(pi2本身不是常量),它指向一个常量p(它指向的对象p是常量)。这下明白了吧!我们可以给pi2赋其它的值,使它指向不同的对象,却不能修改pi指向的对象,下面这个例子可以很好的说明这一点。
constint p = 1024;constint *pi2 = &p;*pi2 = 0;   // 错了,我们不可以修改p的值int a = 2;pi2 = &a    // 可以给pi2赋其它的值
注意:pi2指向的值可以不是const型,但我们仍然不能修改pi2指向的对象。
现在再来看看另一个语句int *const pi4;我们只要把上面的语句反过来想就行了,pi4是一个常量指针,我们不可以修改它,但却可以改变它指向的对象,HOHO,很简单吧!再把上面两个语句拼起来,得到一个const int *const pi3 = &p;答案出来了J……
---------------------------------------------------------------------
我们再看一个语句
constint &ir = 1024;
奇怪吗?这个语句是正确的!原因是这样的,1024是一个不可寻址的值,对于这样的值要实现引用,编译器必需生成一个临时对象,用引用来指向这个临时对象才行。
 
int temp = 1024;      // 给这个临时对象起个名字tempconstint &ir = temp; // 引用指向的是它
那为什么一定要在int &ir前加一个const呢?假设int &ir正确,这时如果给ir赋个新值就会改变temp的值,是不是很糟糕! 所以要加上const,编译器才会认为是正确的。
---------------------------------------------------------------------
有了上面两小节的准备,让我们来做这么一个题目:
constint p = 1024;
要求用const对象p的地址来初始化一个引用?
这道题有两个解法,先说第一种,分两步做:
constint *pi = &p;  // pi本身是非常量指针,指向一个const对象pconstint *&pp = pi; // 引用指向的是非常量指针pi
在这里,pp指向的指针pi是非常量指针,可以重新赋值,但不可以修改p的值。
再看第二种:
constint *const &pi2 = &p;
相信你已经能理解这个语句了^-^!
---------------------------------------------------------------------
好了,写的差不多了,再写下去怕人笑话^0^,谢谢你看完这篇小文章,希望能对你有一点帮助,呵呵!让我们共同进步。
本文的主要参考书籍是  C++ Primer
 

posted on 2006-08-08 09:07 梦在天涯 阅读(1426) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: CPlusPlus

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