C++初學(xué)者 const使用詳解
關(guān)于C++中的const關(guān)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(yōu)點：const常量有數(shù)據(jù)類型，而宏常量沒有數(shù)據(jù)類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查，而對后者只進行字符替換，沒有類型安全檢查，并且在字符替換時可能會產(chǎn)生意料不到的錯誤（邊際效應(yīng)）
2. const 修飾類的數(shù)據(jù)成員。
如：
- class A
- {
- const int size;
- …
- }
const數(shù)據(jù)成員只在某個對象生存期內(nèi)是常量，而對于整個類而言卻是可變的。因為類可以創(chuàng)建多個對象，不同的對象其const數(shù)據(jù)成員的值可以不同。所以不能在類聲明中初始化const數(shù)據(jù)成員，因為類的對象未被創(chuàng)建時，編譯器不知道const 數(shù)據(jù)成員的值是什么。如
- class A
- {
- const int size = 100; //錯誤
- int array[size]; //錯誤，未知的size
- }
const數(shù)據(jù)成員的初始化只能在類的構(gòu)造函數(shù)的初始化表中進行。要想建立在整個類中都恒定的常量，應(yīng)該用類中的枚舉常量來實現(xiàn)。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(shù)據(jù)類型是整數(shù)，其最大值有限，且不能表示浮點數(shù)。
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(qū)分出上述四種情況，那么，恭喜你，你已經(jīng)邁出了可喜的一步。不知道，也沒關(guān)系，我們可以參考《Effective c++》Item21上的做法，如果const位于星號的左側(cè)，則const就是用來修飾指針?biāo)赶虻淖兞浚粗羔樦赶驗槌Ａ浚蝗绻鹀onst位于星號的右側(cè)，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?biāo)赶虻膬?nèi)容為常量（const放在變量聲明符的位置無關(guān)），這種情況下不允許對內(nèi)容進行更改操作，如不能*a = 3 ；[3]為指針本身是常量，而指針?biāo)赶虻膬?nèi)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(nèi)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(shù)，而不能訪問一般的成員函數(shù)；
[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于它在函數(shù)聲明中的應(yīng)用。
在一個函數(shù)聲明中，const 可以修飾函數(shù)的返回值，或某個參數(shù)；對于成員函數(shù)，還可以修飾是整個函數(shù)。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(shù)
- const A fun2( );
1） 修飾參數(shù)的const
如:
- void fun0(const A* a );
- void fun1(const A& a);
調(diào)用函數(shù)的時候，用相應(yīng)的變量初始化const常量，則在函數(shù)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(nèi)容進行改變，保護了原指針?biāo)赶虻膬?nèi)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(shù)const通常用于參數(shù)為指針或引用的情況，且只能修飾輸入?yún)?shù);若輸入?yún)?shù)采用“值傳遞”方式，由于函數(shù)將自動產(chǎn)生臨時變量用于復(fù)制該參數(shù)，該參數(shù)本就不需要保護，所以不用const修飾。
[總結(jié)]對于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù)，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) ;
對于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的輸入?yún)?shù)，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(shù)的可理解性。例如
- void Func(int x);
不應(yīng)該改為
- void Func(const int &x);
2） 修飾返回值的const
如：
- const A fun2( );
- const A* fun3( );
這樣聲明了返回值后，const按照"修飾原則"進行修飾，起到相應(yīng)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(fā)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）的情況多用于二目操作符重載函數(shù)并產(chǎn)生新對象的時候。
總結(jié)：
1. 一般情況下，函數(shù)的返回值為某個對象時，如果將其聲明為const時，多用于操作符的重載。通常，不建議用const修飾函數(shù)的返回值類型為某個對象或?qū)δ硞€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(shù)據(jù)成員和const成員函數(shù)，并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(shù)返回值加const修飾，那么函數(shù)返回值（即指針）的內(nèi)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(xiàn)編譯錯誤：
- char *str=GetString();
正確的用法是：
- const char *str=GetString();
3. 函數(shù)返回值采用“引用傳遞”的場合不多，這種方式一般只出現(xiàn)在類的賻值函數(shù)中，目的是為了實現(xiàn)鏈?zhǔn)奖磉_。如：
- class A
- {…
- A &operate = (const A &other); //負值函數(shù)
- }
- 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(shù)的返回值加const修飾，那么該返回值的內(nèi)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(shù)可以嗎？
- const A& operator=(const A& a);
6. 類成員函數(shù)中const的使用
一般放在函數(shù)體后，形如：
- void fun() const;
任何不會修改數(shù)據(jù)成員的函數(shù)都因該聲明為const類型。如果在編寫const成員函數(shù)時，不慎修改了數(shù)據(jù)成員，或者調(diào)用了其他非const成員函數(shù)，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(shù)
- private:
- int m_num;
- int m_data[100];
- };
- int Stack::GetCount(void) const
- {
- ++m_num; //編譯錯誤，企圖修改數(shù)據(jù)成員m_num
- Pop(); //編譯錯誤，企圖調(diào)用非const函數(shù)
- Return m_num;
- }
7. 使用const的一些建議
- 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；
- 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；
- 在參數(shù)中使用const應(yīng)該使用引用或指針，而不是一般的對象實例，原因同上；
- const在成員函數(shù)中的三種用法（參數(shù)、返回值、函數(shù)）要很好的使用；
- 不要輕易的將函數(shù)的返回值類型定為const;
- 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(nèi)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?biāo)赶虻膬?nèi)容可變；
3 這種做法不正確；
在const A::operator=(const A& a)中，參數(shù)列表中的const的用法正確，而當(dāng)這樣連續(xù)賦值的時侯，問題就出現(xiàn)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。
希望對你有幫助。
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