const用法詳解(轉)

const用法詳解

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瞭解。
  #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，爲達到說教效
      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 "abcdefghijklmn\n"
  const char string[]="abcdefghijklm\n";
  ...
  printf(STRING);  //爲STRING分配了第一次內存
  printf(string);  //爲string一次分配了內存，以後不再分配
  ...
  printf(STRING);  //爲STRING分配了第二次內存
  printf(string);
  ...
  由於const定義常量從彙編的角度來看，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，以下聲明頗爲玩味：
  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。因爲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，因爲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];

}

枚舉常量不會佔用對象的存儲空間，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，也沒關係，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，即指針指向爲常量；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爲常量（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]爲指針本身是常量，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]爲指針本身和指向的內容均爲常量。

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只能訪問聲明爲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( ) 爲類成員函數
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，如形參爲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；如形參爲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通常用於參數爲指針或引用的情況，且只能修飾輸入參數;若輸入參數採用“值傳遞”方式，由於函數將自動產生臨時變量用於複製該參數，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”的方式改爲“const引用傳遞”，目的是爲了提高效率。例如，將void Func(A a)改爲void Func(const A &a)

      對於內部數據類型的輸入參數，不要將“值傳遞”的方式改爲“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)不應該改爲void Func(const int &x)

2）  修飾返回值的const，如const A fun2( ); const A* fun3( );
這樣聲明瞭返回值後，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修飾返回值爲對象本身（非引用和指針）的情況多用於二目操作符重載函數併產生新對象的時候。
[總結]

1.    一般情況下，函數的返回值爲某個對象時，如果將其聲明爲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爲某個對象或對某個對象引用的情況。原因如下：如果返回值爲某個對象爲const（const A test = A 實例）或某個對象的引用爲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.      如果給採用“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.    函數返回值採用“引用傳遞”的場合不多，這種方式一般只出現在類的賻值函數中，目的是爲了實現鏈式表達。如：

class A

{…

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

}
A a,b,c;              //a,b,c爲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爲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爲const;
6除了重載操作符外一般不要將返回值類型定爲對某個對象的const引用;
[思考題答案]
1 這種方法不正確，因爲聲明指針的目的是爲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，因爲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;
因爲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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