Const 作用
1. const類型定義:指明變量或對象的值是不能被更新,引入目的是爲了取代預編譯指令
2. 可以保護被修飾的東西,防止意外的修改,增強程序的健壯性。
3. 編譯器通常不爲普通const常量分配存儲空間,而是將它們保存在符號表中,這使得它成爲一個編譯期間的常量,沒有了存儲與讀內存的操作,使得它的效率也很高。
4. 可以節省空間,避免不必要的內存分配。
例如:
#define PI 3.14159 file://常量宏
const doulbe Pi=3.14159; file://此時並未將Pi放入ROM中
......
double i=Pi; file://此時爲Pi分配內存,以後不再分配!
double I=PI; file://編譯期間進行宏替換,分配內存
double j=Pi; file://沒有內存分配
double J=PI; file://再進行宏替換,又一次分配內存!
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。
對於基本聲明
1. const int r=100; //標準const變量聲明加初始化,因爲默認內部連接所以必須被初始化,其作用域爲此文件,編譯器經過類型檢查後直接用100在編譯時替換
2. extend const int r=100; //將const改爲外部連接,作用於擴大至全局,編譯時會分配內存,並且可以不進行初始化,僅僅作爲聲明,編譯器認爲在程序其他地方進行了定義
但是如果外部想鏈接r,不能這樣用
extern const int r=10; //錯誤!常量不可以被再次賦值
3. const int r[ ]={1,2,3,4};
struct S {int a,b;};
const S s[ ]={(1,2),(3.4)}; //以上兩種都是常量集合,編譯器會爲其分配內存,所以不能在編譯期間使用其中的值,例如:int temp[r[2]];這樣的編譯器會報告不能找到常量表達式
但是
const int Max=100;
int Array[Max];
正確。
還有
定義數組必須用常量,可以用const或者#define定義。 Static 雖然是編譯時確定,也不能用來聲明數組。
對於指針和引用
1. const int *r=&x; //聲明r爲一個指向常量的x的指針,r指向的對象不能被修改,但他可以指向任何地址的常量
pointer const 可以指定普通變量,用改指針不能修改它指向的對象,並不表示指向的對象是const不能被改變,例如:
int i = 10;
const int * p = &i;
*p = 11; //wrong
i = 11 ; //correct
自己的一個經驗:一個具體的概念可以用範型的概念來賦值,但是一個範型的概念不能用具體的概念來賦值。
我們可以把const指針當成普通指針的父類,因爲普通指針改寫了const屬性,而具有比const指針更多的功能。 這樣的話只有父類指針可以指向子類,而子類指針不能指向父類。
2. int const *r=&x; //與用法1完全等價,沒有任何區別
3. int * const r=&x; //聲明r爲一個常量指針,他指向x,r這個指針的指向不能被修改,但他指向的地址的內容可以修改
4. const int * const r=&x; //綜合1、3用法,r是一個指向常量的常量型指針
5. const double & v; 該引用所引用的對象不能被更新
引用必須定義是初始話,而且初始化後這個引用不能指向其他的對象。但是這裏加的const聲明不是這個意思,它是指不能改變v引用對象本身,也就是隻能調用該對象裏面的const成員函數。
對於類型檢查
可以把一個非const對象賦給一個指向const的指針,因爲有時候我們不想從這個指針來修改其對象的值;但是不可以把一個const對象賦值給一個非const指針,因爲這樣可能會通過這個指針改變指向對象的值,但也存在使這種操作通過的合法化寫法,使用類型強制轉換可以通過指針改變const對象:
const int r=100;
int * ptr = const_cast<int*>(&r); //C++標準,C語言使用:int * ptr =(int*)&r;
對於字符數組
如char * name = “china”; 這樣的語句,在編譯時是能夠通過的,但是”china”是常量字符數組,任何想修改他的操作也能通過編譯但會引起運行時錯誤,如果我們想修改字符數組的話就要使用char name[ ] = “china”; 這種形式。
對於函數
1. void Fuction1 ( const int r ); //此處爲參數傳遞const值,意義是變量初值不能被函數改變
2. const int Fuction1 (int); //此處返回const值,意思指返回的原函數裏的變量的初值不能被修改,但是函數按值返回的這個變量被製成副本,能不能被修改就沒有了意義,它可以被賦給任何的const或非const類型變量,完全不需要加上這個const關鍵字。但這隻對於內部類型而言(因爲內部類型返回的肯定是一個值,而不會返回一個變量,不會作爲左值使用),對於用戶自定義類型,返回值是常量是非常重要的,見下麪條款3。
3. Class CX; //內部有構造函數,聲明如CX(int r =0)
CX Fuction1 () { return CX(); }
const CX Fuction2 () { return CX(); }
如有上面的自定義類CX,和函數Fuction1()和Fuction2(),我們進行如下操作時:
Fuction1() = CX(1); //沒有問題,可以作爲左值調用
Fuction2() = CX(1); //編譯錯誤,const返回值禁止作爲左值調用。因爲左值把返回值作爲變量會修改其返回值,const聲明禁止這種修改。
4. 函數中指針的const傳遞和返回:
int F1 (const char * pstr); //作爲傳遞的時候使用const修飾可以保證不會通過這個指針來修改傳遞參數的初值,這裏在函數內部任何修改*pstr的企圖都會引起編譯錯誤。
const char * F2 (); //意義是函數返回的指針指向的對象是一個const對象,它必須賦給一個同樣是指向const對象的指針。
const char * const F3(); //比上面多了一個const,這個const的意義只是在他被用作左值時有效,它表明了這個指針除了指向const對象外,它本身也不能被修改,所以就不能當作左值來處理。
5. 函數中引用的const傳遞:
void F1 ( const X& px); //這樣的一個const引用傳遞和最普通的函數按值傳遞的效果是一模一樣的,他禁止對引用的對象的一切修改,唯一不同的是按值傳遞會先建立一個類對象的副本,然後傳遞過去,而它直接傳遞地址,所以這種傳遞比按值傳遞更有效。
**另外只有引用的const傳遞可以傳遞一個臨時對象,因爲臨時對象都是const屬性,且是不可見的,他短時間存在一個局部域中,所以不能使用指針,只有引用的const傳遞能夠捕捉到這個傢伙。
6. 有一點可以注意一下
const爲函數重載提供了一個參考。
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個函數
void f(int i) const {......} file://上一個函數的重載
......
};
關於函數overloading, 不能根據返回值類型來確定
double max( int a, int b);
int max( int a, int b);
也不能根據參數的默認值來判斷
int max( int a, int b);
int max( int a, int b, int c=12);
一句話不能讓編譯器有多個選擇就ok了
對於類
1. 首先,對於const的成員變量,只能在構造函數裏使用初始化成員列表來初始化,試圖在構造函數體內進行初始化const成員變量會引起編譯錯誤。初始化成員列表形如:
X:: X ( int ir ): r(ir) {} //假設r是類X的const成員變量
2. const成員函數。提到這個概念首先要談到const對象,正象內置類型能夠定義const對象一樣(const int r=10;),用戶自定義類型也可以定義const對象(const X px(10);),編譯器要保證這個對象在其生命週期內不能夠被改變。如果你定義了這樣的一個const對象,那麼對於這個對象的一切非const成員函數的調用,編譯器爲了保證對象的const特性,都會禁止並在編譯期間報錯。所以如果你想讓你的成員函數能夠在const對象上進行操作的話,就要把這個函數聲明爲const成員函數。假如f( )是類中的成員函數的話,它的聲明形如:
int f( ) const; //const放在函數的最後,編譯器會對這個函數進行檢查,在這個函數中的任何試圖改變成員變量和調用非const成員函數的操作都被視爲非法
**類的構造和析構函數都不能是const函數。
3. 建立了一個const成員函數,但仍然想用這個函數改變對象內部的數據。這樣的一個要求也會經常遇到,尤其是在一個苛刻的面試考官那裏。首先我們要弄清楚考官的要求,因爲有兩種方法可以實現,如果這位考官要求不改變原來類的任何東西,只讓你從當前這個const成員函數入手,那麼你只有使用前面提到的類型強制轉換方法。實例如下:
//假如有一個叫做X的類,它有一個int成員變量r,我們需要通過一個const成員函數f( )來對這個r進行++r操作,代碼如下
void X::f( ) const
{ (const_cast<X*>(this)) -> ++r; } //通過this指針進行類型強制轉換實現
另外一種方法就是使用關鍵字:mutable。如果你的成員變量在定義時是這個樣子的:
mutable int r ;
那麼它就告訴編譯器這個成員變量可以通過const成員函數改變。編譯器就不會再理會對他的檢查了。
關於const一些問題
[思考1]: 以下的這種賦值方法正確嗎?
const A_class* c=new A_class();
A_class* e = c;
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;
[思考2]: 以下的這種賦值方法正確嗎?
A_class* const c = new A_class();
A_class* b = c;
這種方法正確,因爲聲明指針所指向的內容可變;
[思考3]: 這樣定義賦值操作符重載函數可以嗎?
const A_class& operator=(const A_class& a);
不正確;在const A_class::operator=(const A_class& 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_class 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。
說了這麼多,你認爲const意味着什麼?一種修飾符?接口抽象?一種新類型?
也許都是,在Stroustup最初引入這個關鍵字時,只是爲對象放入ROM做出了一種可能,對於const對象,C++既允許對其進行靜態初始化,也允許對他進行動態初始化。理想的const對象應該在其構造函數完成之前都是可寫的,在析夠函數執行開始後也都是可寫的,換句話說,const對象具有從構造函數完成到析夠函數執行之前的不變性,如果違反了這條規則,結果都是未定義的!雖然我們把const放入ROM中,但這並不能夠保證const的任何形式的墮落,我們後面會給出具體的辦法。無論const對象被放入ROM中,還是通過存儲保護機制加以保護,都只能保證,對於用戶而言這個對象沒有改變。換句話說,廢料收集器(我們以後會詳細討論,這就一筆帶過)或數據庫系統對一個const的修改怎沒有任何問題。
class A
{
public:
......
A f(const A& a);
......
};
最大的好處是可以很容易地檢測到違反位元const規定的事件:編譯器只用去尋找有沒有對數據成員的賦值就可以了。另外,如果我們採用了位元const,那麼,對於一些比較簡單的const對象,我們就可以把它安全的放入ROM中,對於一些程序而言,這無疑是一個很重要的優化方式。(關於優化處理,我們到時候專門進行討論)
看看下面這個例子:
class A
{
private:
const int c3 = 7; // ???
static int c4 = 7; // ???
static const float c5 = 7; // ???
......
};
那麼,我們的標準委員會爲什麼做這樣的規定呢?一般來說,類在一個頭文件中被聲明,而頭文件被包含到許多互相調用的單元去。但是,爲了避免複雜的編譯器規則,C++要求每一個對象只有一個單獨的定義。如果C++允許在類內部定義一個和對象一樣佔據內存的實體的話,這種規則就被破壞了。
一種方法就是static 和 const 並用,在內部初始化,如上面的例子;
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) {}
private:
const int i;
};
還有一種方式就是在外部初始化,例如:
class A
{
public:
A() {}
private:
static const int i; file://注意必須是靜態的!
};
const int A::i=3;
我們給出下面的代碼:
const int size[3]={10,20,50};
int array[size[2]];
const可以用於集合,但編譯器不能把一個集合存放在它的符號表裏,所以必須分配內存。在這種情況下,const意味着“不能改變的一塊存儲”。然而,其值在編譯時不能被使用,因爲編譯器在編譯時不需要知道存儲的內容。自然,作爲數組的大小就不行了:)
你再看看下面的例子:
class A
{
public:
A(int i=0):test[2]({1,2}) {} file://你認爲行嗎?
private:
const int test[2];
};
vc6下編譯通不過,爲什麼呢?
這裏我們看到,常量與數組的組合沒有什麼特殊!一切都是數組惹的禍!
(6)this指針是不是const類型的?
this指針是一個很重要的概念,那該如何理解她呢?也許這個話題太大了,那我們縮小一些:this指針是個什麼類型的?這要看具體情況:如果在非const成員函數中,this指針只是一個類類型的;如果在const成員函數中,this指針是一個const類類型的;如果在volatile成員函數中,this指針就是一個volatile類類型的。
先看一下下面的例子:
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個函數
void f(int i) const {......} file://上一個函數的重載
......
};
上面是重載是沒有問題的了,那麼下面的呢?
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個函數
void f(const int i) {......} file://?????
......
};這個是錯誤的,編譯通不過。那麼是不是說明內部參數的const不予重載呢?再看下面的例子:
class A
{
......
void f(int& ) {......} file://一個函數
void f(const int& ) {......} file://?????
......
};
這個程序是正確的,看來上面的結論是錯誤的。爲什麼會這樣呢?這要涉及到接口的透明度問題。按值傳遞時,對用戶而言,這是透明的,用戶不知道函數對形參做了什麼手腳,在這種情況下進行重載是沒有意義的,所以規定不能重載!當指針或引用被引入時,用戶就會對函數的操作有了一定的瞭解,不再是透明的了,這時重載是有意義的,所以規定可以重載。
以下是我想到的可能情況,當然,有的編譯器進行了優化,可能不分配內存。
A、作爲非靜態的類成員時;
B、用於集合時;
C、被取地址時;
D、在main函數體內部通過函數來獲得值時;
E、const的 class或struct有用戶定義的構造函數、析構函數或基類時;。
F、當const的長度比計算機字長還長時;
G、參數中的const;
H、使用了extern時。
不知道還有沒有其他情況,歡迎高手指點:)
(9)臨時變量到底是不是常量?
假設有一個類:
class A
{
public:
......
static void f() const { ......}
......
};
我們發現編譯器會報錯,因爲在這種情況下static不能夠與const共存!
爲什麼呢?因爲static沒有this指針,但是const修飾this指針,所以...
(11)如何修改常量?
有時候我們卻不得不對類內的數據進行修改,但是我們的接口卻被聲明瞭const,那該怎麼處理呢?我對這個問題的看法如下:
1)標準用法:mutable
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const { test=i; }
private:
mutable int test; file://這裏處理!
};
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ const_cast <int>(test)=i; }//這裏處理!
private:
int test;
}
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ *test=i; }
private:
int* test; file://這裏處理!
};
4)未定義的處理
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ int *p=(int*)&test; *p=i; }//這裏處理!
private:
int test;
};
注意,這裏雖然說可以這樣修改,但結果是未定義的,避免使用!
5)內部處理:this指針
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ ((A*)this)->test=i; }//這裏處理!
private:
int test;
};
6)最另類的處理:空間佈局
class A
{
public:
A(int i=0):test(i),c('a') { }
private:
char c;
const int test;
};
int main()
{
A a(3);
A* pa=&a;
char* p=(char*)pa;
int* pi=(int*)(p+4);//利用邊緣調整
*pi=5; file://此處改變了test的值!
return 0;
}
既然編譯器可以動態初始化常量,就自然可以動態創建,例如:
const int* pi=new const int(10);
1)const對象必須被初始化!所以(10)是不能夠少的。
2)new返回的指針必須是const類型的。
那麼我們可不可以動態創建一個數組呢?答案是否定的,因爲new內置類型的數組,不能被初始化。
這裏我們忽視了數組是類類型的,同樣對於類內部數組初始化我們也做出了這樣的忽視,因爲這涉及到數組的問題,我們以後再討論。
Reference:
http://blog.csdn.net/boox/archive/2005/05/30/384509.aspx
http://www.bloghome.cn/posts/61287.html