Const用法

 

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。

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赋值函数必须定义为成员函数，以便编译器可以知道是否需要合成一个，这一点与复合赋值操作符有所不同。

赋值操作法返回类型不为const，便于链接表达式。

a=b=c

的运输顺序是b=c，a=b;

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。这样就不能使用像（a*b)=c这样不合规范的表达式。

const A* c=new A();
    A* e = c; 
 这样的赋值不合法，不能通过c改变它所指的对象。从A*e=c不合法来看，即c所指对象不可改变，不允许通过e改变c所指对象。

    A* const c = new A();
    A* b = c;

这样的赋值合法，类似于把const变量的值传值给非const变量。即使c所指地址不能改变，也可c的地址传值给b变量。