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CONST的用法詳解

編輯:C++入門知識

一、面向對象是C++的重要特性.
   但是c++在c的基礎上新增加的幾點優化也是很耀眼的,就const直接可以取代c中的#define,以下幾點很重要,學不好後果也也很嚴重
1. 限定符聲明變量只能被讀
[cpp]
const int i=5; 
  int j=0; 
  ... 
  i=j; //非法,導致編譯錯誤 
  j=i; //合法 
2. 必須初始化
[cpp] view plaincopyprint?
const int i=5; //合法 
  const int j; //非法,導致編譯錯誤 
3. 在另一連接文件中引用const常量
[cpp] 
extern const int i; //合法 
extern const int j=10; //非法,常量不可以被再次賦值 
      在C++中const默認具有內部鏈接性,也就是說如果聲明const int i = 10;等價於 static const int i =10;通常可以將const 常量和inline函數放在頭文件中。所以要在A文件定義時用extern const int i=10;B文件中引用時用extern const int i。在C中恰好相反,const 默認具有外部鏈接屬性,所以在引用外部const 常量時無需加extern。
4. 便於進行類型檢查
  用const方法可以使編譯器對處理內容有更多了解。
[cpp] 
#define I=10 
const long &i=10; /*dapingguo提醒:由於編譯器的優化,使得在const long i=10; 時i不被分配內存,而是已10直接代入以後的引用中,以致在以後的代碼中沒有錯誤,為達到說教效
  果,特別地用&i明確地給出了i的內存分配。不過一旦你關閉所
  有優化措施,即使const long i=10;也會引起後面的編譯錯誤。*/ 
  char h=I; //沒有錯 
  char h=i; //編譯警告,可能由於數的截短帶來錯誤賦值。 
5. 可以避免不必要的內存分配
[cpp] 
#define STRING "abcdefghijklmn\n" 
  const char string[]="abcdefghijklm\n"; 
  ... 
  printf(STRING); //為STRING分配了第一次內存 
  printf(string); //為string一次分配了內存,以後不再分配 
  ... 
  printf(STRING); //為STRING分配了第二次內存 
  printf(string); 
  ...   
  由於const定義常量從匯編的角度來看,只是給出了對應的內存地址, 而不是象#define一樣給出的是立即數,所以,const定義的常量在程序運行過程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內存中有若干個拷貝。但是這個地方也有點其他問題,大家自己好好研究下吧,給個例子:
[cpp]
#include <stdio.h>  
#define ABCD    "ABCD" 
const char a[] = "ABCD"; 
static void 
p(const char *s) 

        printf("%X\n", s); 

int   main(void) 

        const char b[] = "ABCD"; 
 
        p(ABCD); 
        p(ABCD); 
        p(a); 
        p(b); 
        return 0; 

[plain] view plaincopyprint?
程序輸出為: 
400748 
400748 
40073F 
FFFFEB00 
編譯器管不了你運行是更改所謂的const int 變量。 但對於你聲明的const int 變量。在它的編譯空間裡,它保留了這個數值。 所以,調用的時候,把立即數傳過去了(這個值在編譯時就確定了)。
6. 可以通過函數對常量進行初始化
[cpp] v
int value();   
const int i=value(); 
  dapingguo說:假定對ROM編寫程序時,由於目標代碼的不可改寫,本語句將會無效,不過可以變通一下:
  const int &i=value();
  只要令i的地址處於ROM之外,即可實現:i通過函數初始化,而其值有不會被修改。
7. 是不是const的常量值一定不可以被修改呢?
  觀察以下一段代碼: 
[cpp] 
const int i=0; 
int *p=(int*)&i; 
p=100; 
     通過強制類型轉換,將地址賦給變量,再作修改即可以改變const常量值。
     說明了申明為常量的數據也可能被改變。我這裡補充的是不要對const 的濫用。強制繞過const 檢查可能引起運行錯誤。把const int i=0 聲明在函數內,能夠達到你的目的把const int i=0 聲明為全局變量,雖然仍然能夠用強制轉換繞過編譯器檢查,但會引起運行錯誤。
可參考下例:
[cpp] 
const int j=50; 
void main() 

    const int i=0; 
    int *p=(int*)&i; 
    *p=100;  
    int *p2=(int *)&j; 
    *p2=200;  // runtime error 
    cout << &i << &j; 
    system("pause"); 

8. 請分清數值常量和指針常量,以下聲明頗為玩味:
[cpp] 
int ii=0; 
const int i=0; //i是常量,i的值不會被修改 
const int *p1i=&i; //指針p1i所指內容是常量,可以不初始化 
int * const p2i=&ii //指針p2i是常量,所指內容可修改 
const int * const p3i=&i; //指針p3i是常量,所指內容也是常量 
p1i=&ii //不合法 左操作數包含“int *”類型 
*p2i=100; //不合法  右操作數包含“int *const ”類型 
指向常量的指針並不能保證所指向的值不被改變
[cpp] 
const int i=10; 
void main() 

    const int j=20; 
    int k = 30; 
    const int * p1=&i; 
    const int * p2 = &j; 
    const int * p3 = &k; 
    // i=80; fail 
    // j= 20; fail 
    // *p3 = 50; fail 
    // 以上三種均未逃過編譯器檢查 
    k=80;   // succeed 逃過了編譯器檢查。 *p3 不行,但直接改k 允許。 
    system("pause"); 

所以對const 的理解,全局變量不僅有編譯的保護,還有運行的保護。對局部變量,則只有編譯的保護。
所以,當你聲明一個局部const變量時,它可能在運行期被改變。
二、關於C++中的const關鍵字的用法非常靈活
1. const常量,如:
[cpp] 
const int max = 100;  <span style="font-family: simsun; "> </span> 
優點:const常量有數據類型,而宏常量沒有數據類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查,而對後者只進行字符替換,沒有類型安全檢查,並且在字符替換時可能會產生意料不到的錯誤(邊際效應)
2. const 修飾類的數據成員。
如:
[cpp]
class A 

  const int size; 
  …   

const數據成員只在某個對象生存期內是常量,而對於整個類而言卻是可變的。因為類可以創建多個對象,不同的對象其const數據成員的值可以不同。所以不能在類聲明中初始化const數據成員,因為類的對象未被創建時,編譯器不知道const 數據成員的值是什麼。如
[cpp] 
class A 

    const int size = 100; //錯誤 
    int array[size]; //錯誤,未知的size 

const數據成員的初始化只能在類的構造函數的初始化表中進行。要想建立在整個類中都恆定的常量,應該用類中的枚舉常量來實現。如
[cpp] 
class A 

     … 
     enum {size1=100, size2 = 200 }; 
     int array1[size1]; 
     int array2[size2];   

枚舉常量不會占用對象的存儲空間,他們在編譯時被全部求值。但是枚舉常量的隱含數據類型是整數,其最大值有限,且不能表示浮點數。
3. const修飾指針的情況,見下式:
[cpp] 
int b = 500;   
const int* a = &b;//[1] 
int const *a = &b;//[2] 
int* const a = &b;//[3]  
const int* const a = &b;//[4]  
如果你能區分出上述四種情況,那麼,恭喜你,你已經邁出了可喜的一步。不知道,也沒關系,我們可以參考《Effective c++》Item21上的做法,如果const位於星號的左側,則const就是用來修飾指針所指向的變量,即指針指向為常量;如果const位於星號的右側,const就是修飾指針本身,即指針本身是常量。因此,[1]和[2]的情況相同,都是指針所指向的內容為常量(const放在變量聲明符的位置無關),這種情況下不允許對內容進行更改操作,如不能*a = 3 ;[3]為指針本身是常量,而指針所指向的內容不是常量,這種情況下不能對指針本身進行更改操作,如a++是錯誤的;[4]為指針本身和指向的內容均為常量。 
4. const的初始化 
先看一下const變量初始化的情況 
1) 非指針const常量初始化的情況:A b; 
[cpp] 
const A a = b;   
2) 指針const常量初始化的情況:
[cpp] 
A* d = new A();   
const A* c = d;  //或者:const A* c = new A();   
3)引用const常量初始化的情況: 
[cpp] 
A f;   
const A& e = f; // 這樣作e只能訪問聲明為const的函數,而不能訪問一般的成員函數<span style="font-family: simsun; font-size: 14px; line-height: 23px; text-align: left; ">;  </span> 
  [思考1]: 以下的這種賦值方法正確嗎? 
  const A* c=new A(); 
  A* e = c; 
  [思考2]: 以下的這種賦值方法正確嗎? 
  A* const c = new A(); 
  A* b = c;
5. 函數聲明中的運用
      另外const 的一些強大的功能在於它在函數聲明中的應用。在一個函數聲明中,const 可以修飾函數的返回值,或某個參數;對於成員函數,還可以修飾是整個函數。有如下幾種情況,以下會逐漸的說明用法:A& operator=(const A& a); 
[cpp] 
void fun0(const A* a );   
void fun1( ) const; // fun1( ) 為類成員函數  
const A fun2( ); 
1) 修飾參數的const,如:
[cpp
void fun0(const A* a ); 
void fun1(const A& a);   
     調用函數的時候,用相應的變量初始化const常量,則在函數體中,按照const所修飾的部分進行常量化,如形參為const A* a,則不能對傳遞進來的指針的內容進行改變,保護了原指針所指向的內容;如形參為const A& a,則不能對傳遞進來的引用對象進行改變,保護了原對象的屬性。 
[注意]:參數const通常用於參數為指針或引用的情況,且只能修飾輸入參數;若輸入參數采用“值傳遞”方式,由於函數將自動產生臨時變量用於復制該參數,該參數本就不需要保護,所以不用const修飾。
[總結]    
       對於非內部數據類型的輸入參數,因該將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”,目的是為了提高效率。例如,將void Func(A a)改為void Func(const A &a)。對於內部數據類型的輸入參數,不要將“值傳遞”的方式改為“const引用傳遞”。否則既達不到提高效率的目的,又降低了函數的可理解性。例如void Func(int x)不應該改為void Func(const int &x); 修飾返回值的const,如:
[cpp]
const A fun2( ); 
const A* fun3( );<span style="font-family: simsun; ">  </span> 
這樣聲明了返回值後,const按照"修飾原則"進行修飾,起到相應的保護作用。
[cpp]
const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)   
{   
      return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),   
      lhs.denominator() * rhs.denominator());   
} <span style="font-family: simsun; "> </span> 
返回值用const修飾可以防止允許這樣的操作發生:
[cpp]
Rational a,b;   
Radional c;   
(a*b) = c; <span style="font-family: simsun; "> </span> 
一般用const修飾返回值為對象本身(非引用和指針)的情況多用於二目操作符重載函數並產生新對象的時候。 
       一般情況下,函數的返回值為某個對象時,如果將其聲明為const時,多用於操作符的重載。通常,不建議用const修飾函數的返回值類型為某個對象或對某個對象引用的情況。原因如下:如果返回值為某個對象為const(const A test = A 實例)或某個對象的引用為const(const A& test = A實例) ,則返回值具有const屬性,則返回實例只能訪問類A中的公有(保護)數據成員和const成員函數,並且不允許對其進行賦值操作,這在一般情況下很少用到。如果給采用“指針傳遞”方式的函數返回值加const修飾,那麼函數返回值(即指針)的內容不能被修改,該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指針。如:
[cpp] 
const char * GetString(void); 
如下語句將出現編譯錯誤:
[cpp] 
char *str=GetString(); 
正確的用法是:
[cpp] 
const char *str=GetString(); 
     函數返回值采用“引用傳遞”的場合不多,這種方式一般只出現在類的赙值函數中,目的是為了實現鏈式表達。如:
[cpp]
class A 

    … 
    A &operate = (const A &other); //負值函數 

   A a,b,c; //a,b,c為A的對象 
   … 
   a=b=c; //正常 
   (a=b)=c; //不正常,但是合法 
若負值函數的返回值加const修飾,那麼該返回值的內容不允許修改,上例中a=b=c依然正確。(a=b)=c就不正確了。
[思考3]: 這樣定義賦值操作符重載函數可以嗎? 
const A& operator=(const A& a);
    類成員函數中const的使用,一般放在函數體後,形如:void fun() const;  任何不會修改數據成員的函數都因該聲明為const類型。如果在編寫const成員函數時,不慎修改了數據成員,或者調用了其他非const成員函數,編譯器將報錯,這大大提高了程序的健壯性。如:
[cpp] 
class Stack 

public: 
  void Push(int elem); 
  int Pop(void); 
  int GetCount(void) const; //const 成員函數 
private:   
  int m_num; 
  int m_data[100]; 
}; 
int Stack::GetCount(void) const 

  ++m_num; //編譯錯誤,企圖修改數據成員m_num 
  Pop(); //編譯錯誤,企圖調用非const函數 
  Return m_num; 

[思考題答案] 
1 這種方法不正確,因為聲明指針的目的是為了對其指向的內容進行改變,而聲明的指針e指向的是一個常量,所以不正確; 
2 這種方法正確,因為聲明指針所指向的內容可變; 
3 這種做法不正確; 
在const A::operator=(const A& a)中,參數列表中的const的用法正確,而當這樣連續賦值的時侯,問題就出現了: 
[cpp] 
A a,b,c:   
(a=b)=c; <span style="font-family: simsun; "> </span> 
因為a.operator=(b)的返回值是對a的const引用,不能再將c賦值給const常量。

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