const 用法详解

const用法详解

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
就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;     
      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();
      dapingguo说：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：
注意两点：
       1. 口诀： 【左值，右向】 。const在*左边，限定指针指向的内容为常量，const在*右边，限定指针本身的值为常量
       2. const 和相邻的类型关键字的前后顺序可以互换：const int 和int const完全一样。但是*不是类型关键字。
      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，参考了康建东兄的const使用详解一文，对其中进行了一些补充，写下了本文。



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。