看到const 关键字,C++程序员首先想到的可能是const 常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const 定义常量,那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值,甚至函数的定义体。
const 是constant 的缩写,“恒定不变”的意思。被const 修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。
1.用const 修饰函数的参数
如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”,都不能加const 修饰,否则该参数将失去输出功能。const 只能修饰输入参数:
如果输入参数采用“指针传递”,那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。
例如StringCopy 函数:
void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);
其中strSource 是输入参数,strDestination 是输出参数。给strSource 加上const修饰后,如果函数体内的语句试图改动strSource 的内容,编译器将指出错误。
如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加const 修饰。
例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A 为用户自定义的数据类型。
对于非内部数据类型的参数而言,象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a,而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。
为了提高效率,可以将函数声明改为void Func(A &a),因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点:
“引用传递”有可能改变参数a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加const修饰即可,因此函数最终成为void Func(const A &a)。
以此类推,是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?完全没有必要,因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程,而复制也非常快,“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。
问题是如此的缠绵,我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。
对于非内部数据类型的输入参数,应该将“值传递”的方式改为“const 引用传递”,目的是提高效率。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 .用const 修饰函数的返回值
如果给以“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。例如函数
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();
如果函数返回值采用“值传递方式”,由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中,加const 修饰没有任何价值。
例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。
同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void),其中A 为用户自定义的数据类型。
如果返回值不是内部数据类型,将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。但此时千万千万要小心,一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了,否则程序会出错。
函数返回值采用“引用传递”的场合并不多,这种方式一般只出现在类的赋值函数中,目的是为了实现链式表达。
例如:
class A
{
A & operate = (const A &other); // 赋值函数
};
A a, b, c; // a, b, c 为A 的对象
a = b = c; // 正常的链式赋值
(a = b) = c; // 不正常的链式赋值,但合法
如果将赋值函数的返回值加const 修饰,那么该返回值的内容不允许被改动。上例中,语句 a = b = c 仍然正确,但是语句 (a = b) = c 则是非法的。
3. const 成员函数
任何不会修改数据成员(即函数中的变量)的函数都应该声明为const 类型。如果在编写const 成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其它非const 成员函数,编译器将指出错误,这无疑会提高程序的健壮性。以下程序中,类stack 的成员函数GetCount 仅用于计数,从逻辑上讲GetCount 应当为const 函数。编译器将指出GetCount 函数中的错误。
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;
}
const 成员函数的声明看起来怪怪的:const 关键字只能放在函数声明的尾部,大概是因为其它地方都已经被占用了。
关于Const函数的几点规则:
a. const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.
b. const对象的成员是不可修改的,然而const对象通过指针维护的对象却是可以修改的.
c. const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质.它在编译时,以是否修改成员数据为依据,进行检查.
e. 然而加上mutable修饰符的数据成员,对于任何情况下通过任何手段都可修改,自然此时的const成员函数是可以修改它的
第五节 const 指针
对于下面涉及指针定义和操作的语句:
int a=1;
int *pi;
pi=&a;
*pi=58;
可以看到,一个指针涉及到两个变量,指针本身pi和指向的变量a。修改这两个变量的对应操作为“pi=&a;”和“*pi=58;”。
1.指向常量的指针(常量指针)
在指针定义语句的类型前加const,表示指向的对象是常量。例如:
const int a=78;
const int b=28;
int c=18;
const int*pi=&a; //指针类型前力口const
*pi=58; //error:不能修改指针指向的常量
pi=&b; //ok:指针值可以修改
*pi=68; //error:同上
pi=&c;
*pi=88; //error:同上
c=98; //ok
a是常量,将a的地址赋给指向常量的指针pi, 使a的常量性有了保证。如果企图修改a,则会引起“不能修改常量对象”(Cannot modify a const object)的编译错误。
可以将另一个常量地址赋给指针“pi=&b;” (指针值可以修改),这时,仍不能进行“*p =68;”的赋值操作,从而保护了被指向的常量不被修改。 见图8-4,图中阴影部分表示不能
图8-4 指向常量的指针
被修改。可以将一个变量地址赋给指针“pi=&c;”, 这时,由于不能进行“*pi=88;”的赋值操作,从而保护了被指向的变量在指针操作中不被修改。定义指向常量的指针只限制指针的间接访问操作,而不能规定指针指向的值本身的操作规定性。例如,变量c可以修改,这在 函数传递中经常被使用。
例如,下面的程序将两个一样大小的数组传递给一个函数,让其完成复制字符串的工作,为了防止作为源数据的数组遭到破坏,声明该形参为常量字符串:
//**********************
//** ch8_10.cpp **
//**********************
#include
void mystrcpy(char* dest, const char* source)
{
while(*dest++ = *source++);
}
void main()
{
char a[20]="How are you!";
char b[20];
mystrcpy(b,a);
cout < }
运行结果为:
How are you!
变量字符串a传递给函数mystrcpy()中的source, 使之成为常量,不允许进行任何修改、但在主函数中, a却是一个普通数组,没有任何约束,可以被修改。
由于数组a不能直接赋值给b, 所以通过一个函数实现将数组a的内容复制给数组b。
函数mystrcpy()中的语句是一个空循环,条件表达式是一个赋值语句。随着一个赋值动作,便将一个a数组中的字符赋给了b数组中对应的元素,同时两个数组参数都进行增量操作以指向下一个元素。只要所赋的字符值不是'\0',(条件表达式取假值),则循环就一直进行下去。 ,
常量指针定义"const int *pi=&a;”告诉编译,*pi是常量,不能将,pi作为左值进行操作。
2.指针常量
在指针定义语句的指针名前加const,表示指针本身是常量。例如:
char *constpc="asdf"; //指针名前加const定义指针常量
pc="dfgh"; //error:指针常量不能改变其指针值
*pc='b'; //ok:pc内容为,'bsdf',
*(pc+1)='c'; //ok:pc内容为'bcdf',
*pc++='y'; //error:指针常量不能改变其指针值
const int b=28;
int* const pi=&b; //error:不能将const int*转换成int*
pc是指针常量,在定义指针常量时必须初始化,就像常量初始化一样。这里初始化的 值是字符串常量的地址,见图8_5
图8_5 指向变量的指针常量图
由于pc是指针常量,所以不能修改该指针值。“pc="dfgh";”将引起一个“不能修改常量对象”(Cannot modify a const object)的编译错误。
pc所指向的地址中存放的值并不受指针常量的约束,即*pc不是常量,所以“*pc='b';”和“*(pc+1)='c';”的赋值操作是允许的。但“*pc++=y;”是不允许的,因为该语句修改*pc的同时也修改了指针值。
由于此处*pi是不受约束的,所以,将一个常量的地址赋给该指针“int* const pi=&b;”是非法的,它将导致一个不能将const int *转换成int *的编译错误,因为那样将使修改常量(如:“* pi=38;”)合法化。
指针常量定义"int *const pc=&b;”告诉编译,pc是常量,不能作为左值进行操作,但是允许修改间接访问值,即*pc可以修改。
3.指向常量的指针常量(常量指针常量)
可以定义一个指向常量的指针常量,它必须在定义时进行初始化。例如:
const int c=7;
int ai;
const in * const cpc=&ci; //指向常量的指针常量
const int * const cpi=&ai; //ok
cpi=&ci; //error:指针值不能修改
*cpi=39; //error:不能修改所指向的对象
ai=39; //ok
cpc和cpi都是指向常量的指针常量,它们既不允许修改指针值,也不允许修改*cpc的值,见图8-6。
图8—6 指向常量的指针常量
如果初始化的值是变量地址(如&ai), 那么不能通过该指针来修改该变量的值。也即“*cpi=39;”是错误的,将引起“不能修改常量对象”(Cannot modify a const object)的编译错误。但“ai=39;”是合法的。
常量指针常量定义“coastint * coastcpc=&b;”告诉编译,cpc和* cpc都是常量,它们都不能作为左值进行操作。