const用法的总结

面向对象是C++的重要特性- const用法的总结

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
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;   /*dapingguo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，而是以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();
   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：
   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。这一步很关键，在很多地方很常见。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; 

（完）