Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 309066
  • 博文数量: 126
  • 博客积分: 7051
  • 博客等级: 少将
  • 技术积分: 1425
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2008-04-20 13:21
文章分类

全部博文(126)

文章存档

2008年(126)

我的朋友

分类: C/C++

2008-05-03 10:30:19

   

我们也许学习过const的使用,但是对于const的细致的技术细节却不一定掌握。const的用法在许多的教材上只是简单的介绍,在这里我们对 const进行细致的概念以及用法剖析。const 是由c++采用,并加进标准c中,但是他们的意义完全不同,在旧版本(标准前)的c中,如果想建立一个常量,必须使用预处理器:
#define PI 3.14159

此后无论在何处使用PI,都会被预处理器以3.14159替代。编译器不对PI进行类型检查,也就是说可以不受限制的建立宏并用它来替代值,如果使用不慎,很可能由预处理引入错误,这些错误往往很难发现。

我们也不能得到PI的地址(即不能向PI传递指针和引用)。
c++引入了命名常量的概念,命名常量就像变量一样,只是它的值不能改变,如果试图改变一个const 对象,编译器将会产生错误。 const 和正常变量一样有作用域,所以函数内部的const也不会影响程序的其余部分。在c++中const可以取代预处理器#define来进行值替代, const有安全的类型检查,所以不用担心会像预处理器一样引入错误。

在通常的情况下const同预处理器#define一样只是将所赋值保存入编译器的符号表中(符号表仅仅在编译时存在,在编译过程中编译器将程序中 的名字与之在符号表中定义的数值作简单的替换),在使用的时候进行值替换,并不为const创建存储空间。我们将const的定义放进头文件里,这样通过 包含头文件,可以把const定义单独放在一个地方并把它分配给一个编译单元,const默认为内部连接(内部连接意味着只对正在编译的文件创建存储空 间,别的文件可以使用相同的标示符和全局变量,编译器不会发现冲突,外部连接意味着为所有被编译过的文件创建一片单独的存储空间,一般全局变量和函数名的 外部连接通过extern声明,可以通过其他的文件访问)也就是说const仅能被它所定义过的文件访问,在定义一个const时,必须赋一个值给它,除 非用extern做出说明:

extern const int a;

这表示const的定义在其他的什么地方,这里仅仅是一个声明,但是这样的做法使const使用了外部连接,也就是说上面的extern强制进行了 对const的存储空间分配,这样我们就无法再用const作为常量折叠(在可能的情况下,符号常量的值会代替改名字的出现,这个替代过程叫做常量折叠) 使用了,即使我们在其他地方定义了const的值,如:

extern const int a=3;

因为const的值被放入了存储单元,在编译的过程中,编译器不会去读存储单元的内容。如果我们这样做:

int b[a];

编译器就会给我们一个错误信息。

想不为const分配存储空间是不可能的,因为对于复杂的结构,例如集合,编译器不会复杂到将集合保存到它的符号表中,所以必须分配内存空间,这就意味着“这是一块不能改变的存储空间”,当然也就不能在编译期间使用它的值,因为编译器不知道存储的内容:

const int i[]={1,2,3,4};

//float f[i[2]];
//将得到错误信息,编译器提示不能在数组定义里找到一个常数表达式。

因为编译器靠移动栈指针来存储和读取数据。
也因此,由于无法避免为const分配内存,所以const的定义必须默认为内部连接,否则由于众多的const在多个文件中分配内存,就会引起错误。下面我们看一段简单有效的代码来说明const的常量折叠:

#include
const int a=3;
const int b=a+1;
float *f=(float*)&b;
char c[b+3];
void main()
{
const char gc=cin.get();
const char c2=gc+3;
}

我们可以看到,a是一个编译器期间的const,b是从a中计算出来的,由于a是一个const,b的计算值来自一个常数表达式,而它自身也是一个 编译器间的const,接着下面指针f取得了b的地址,所以迫使编译器给b分配了存储空间,不过即使分配了存储空间,由于编译器已经知道了b的值,所以仍 然不妨碍在决定数组c的大小时使用b。

在主函数main()里,标识符gc的值在编译期间是不知道的,这也意味着需要存储空间,但是初始化要在定义点进行,而且一旦初始化,其值就不能改 变,我们发现c2是由gc计算出来的,它的作用域与其他类型const的作用域是一样的,这是对#define用法的一种改进。

在c++引进常量的时候,标准c也引入了const,但是在c中const的意思和在c++中有很大不同,在c中const的意思是“一个不能改变的普通变量”,const常量总是被分配存储空间而且它的名字是全局符即const使用外部连接。于是在c中:

const int size=100;
char c[size];

得出一个错误。但是在c中可以这样写:

const int size;

因为c中的const被默认为外部连接,所以这样做是合理的。
在c语言中使用限定符const不是很有用,如果希望在常数表达式里(必须在编译期间被求值)使用一个已命名的值,必须使用预处理器#define。

在c++中可以使指针成为const,这很有用,如果以后想在程序代码中改变const这种指针的使用,编译器将给出通知,这样大大提高了安全性。在用带有const的指针时,我们有两种选择:const修饰指针指向的对象,或者const修饰指针自己指向的存储空间。

如果要使指向的对象不发生改变,则需要这样写:

const int *p;

这里p是一个指向const int 的指针,它不需要初始化,因为p可以指向任何标识符,它自己并不是一个const,但是它所指的值是不能改变的,同样的,我们可以这样写:

int const *p;

这两种方法是等同的,依据个人习惯以及编码风格不同,程序员自己决定使用哪一种形式。
如果希望使指针成为一个const必须将const标明的部分放在*右边。

int a=3;
int *const j=&a

编译器要求给它一个初始值,这个值在指针的生命期间内不变,也就是说指针始终指向a的地址,不过要改变它地址中的值是可以的:

*j+=4;

也可以是一个const指针指向一个const对象:

const int *j1=&a;
int const *j2=&a;

这样指针和对象都不能改变,这两种形式同样是等同的。在赋值的的时候需要注意,我们可以将一个非const的对象地址赋给一个const指针,但是 不能将一个const对象地址赋给一个非const指针,因为这样可能通过被赋值的指针改变对象的值,当然也可以用类型的强制转换来进行const对象的 赋值,但是这样做打破了const提供的安全性。

const也被用于限定函数参数和函数的返回值,如果函数参数是按值传递时,即表示变量的初值不会被函数改变,如果函数的返回值为const那么对 于内部类型来说按值返回的是否是一个cosnt是无关紧要的,编译器不让它成为一个左值,因为它是一个值而不是一个变量,所以使用const是多余的,例 如:

const int f(){return 1;}
void main(){int a=f();}

但是当处理用户定义类型的时候,按值返回常量就很有意义了,这时候函数的返回值不能被直接赋值也不能被修改。仅仅是非const返回值能作为一个左 值使用,但是这往往失去意义,因为函数返回值在使用时通常保存为一个临时量,临时量被作为左值使用并修改后,编译器将临时量清除。结果丢失了所有的修改。
可以用const限定传递或返回一个地址(即一个指针或一个引用):

const int * const func(const int *p)
{ static int a=*p;
return &a;
}

参数内的const限定指针p指向的数据不能被改变,此后p的值被赋给静态变量a,然后将a的地址返回,这里a是一个静态变量,在函数运行结束后, 它的生命期并没有结束,所以可以将它的地址返回。因为函数返回一个const int* 型,所以函数func的返回值不可以赋给一个非指向const的指针,但它同时接受一个const int * const和一个const int *指针,这是因为在函数返回时产生一个const临时指针用以存放a的地址,所以自动产生了这种原始变量不能被改变的约定,于是*右边的const只有当 作左值使用时才有意义。

const同样运用于类中,但是它的意义又有所不同,我们可以创建const的数据成员,const的成员函数,甚至是const的对象,但是保持类的对象为const比较复杂,所以const对象只能调用const成员函数。

const的数据成员在类的每一个对象中分配存储,并且一旦初始化这个值在对象的生命期内是一个常量,因此在类中建立一个const数据成员时,初 始化工作必须在构造函数初始化列表中。如果我们希望创建一个有编译期间的常量成员,这就需要在该常量成员的前面使用static限定符,这样所有的对象都 仅有一个实例:

class X
{
static const int size=50;
int a[size];
public:
X();
};

const对象只能调用const成员函数,一个普通对象同样可以调用const成员函数,因此,const成员函数更具有一般性,但是成员函数不会默认为const。声明一个const成员函数,需要将const限定符放在函数名的后面:

void f (void ) const;

当我们运用const成员函数时,遇到需要改变数据成员,可以用mutable进行特别的指定:

class X
{
mutable int i;
public:
X();
void nochange() const;
};

void X::nochange const(){i++;}

const消除了预处理器的值替代的不良影响,并且提供了良好的类型检查形式和安全性,在可能的地方尽可能的使用const对我们的编程有很大的帮助。
阅读(1479) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~