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C++中const用法詳解

編輯:關於C++

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

const

1.限定符聲明變量只能被讀

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

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

extern const int i;    //合法

extern const int j=10;  //非法,常量不可以被再次賦值

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。

#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

#define STRING "abcdefghijklmnn"

const char string[]="abcdefghijklmn";

……

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。

6.可以通過函數對常量進行初始化

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:

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。

8.請分清數值常量和指針常量,以下聲明頗為玩味:

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=ⅈ  //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=ⅈ  //合法

*p2i=100;  //合法

關於C++中的const關鍵字的用法非常靈活,而使用const將大大改善程序的健壯性,參考了康建東兄的const使用詳解一文,對其中進行了一些補充,寫下了本文。

1.const常量,如const int max = 100;

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:

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

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

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:

int b = 500;
const int* a = &          [1]
int const *a = &          [2]
int* const a = &          [3]
const int* const a = &    [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;

const A a = b;

2)指針const常量初始化的情況:

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:

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;

[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.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);
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 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)

2)修飾返回值的const,如const A fun2( ); const A* fun3( );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。

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
返回值用const修飾可以防止允許這樣的操作發生:Rational a,b;
Radional c;
(a*b) = c;

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。

[總結]

1.一般情況下,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。

2.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:

const char * GetString(void);

如下語句將出現編譯錯誤:

char *str=GetString();

正確的用法是:

const char *str=GetString();

3.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:

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);

6.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:

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;
}

7.使用const的一些建議

1 要大膽的使用const,這將給你帶來無盡的益處,但前提是你必須搞清楚原委;

2 要避免最一般的賦值操作錯誤,如將const變量賦值,具體可見思考題;

3 在參數中使用const應該使用引用或指針,而不是一般的對象實例,原因同上;

4 const在成員函數中的三種用法(參數、返回值、函數)要很好的使用;

5 不要輕易的將函數的返回值類型定為const;

6除了重載操作符外一般不要將返回值類型定為對某個對象的const引用;

[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:

A a,b,c:

(a=b)=c;

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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