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C/C++中const關鍵字

今天在做一個趨勢筆試題的時候,才讓我有了系統把const關鍵字好好總結一下的沖動,因為這個關鍵詞大大小小好多地方都出現過,出現頻率非常高,而每次只是簡短的把答案看了一下,沒有真正將其整個用法弄透,馬上要找工作了,為避免悲劇再次發生,不得不引起我的重視,這才有了這篇博文。

首先,一看到const關鍵字,我們的第一反應就是定義常量。的確,這沒有錯,const就是constant的縮寫嘛,但是事實上他的用法遠不止這些。接下來我們一一來講解。

在C程序中,const的用法主要有定義常量、修飾函數參數和修飾函數返回值。而在C++程序中,它除了上述功能外,還可以修飾函數的定義體,定義類中某個成員函數為恆態函數,即不改變類中的數據成員。對於定義常量的用法,這裡就不多說了,重點看一下修飾函數參數、修飾函數返回值以及修飾函數的定義體。

1)修飾函數參數

首先如果該參數用於輸出,那麼無論是采用指針傳遞還是引用傳遞,都不能加const修飾。所以const只能用於修飾輸入參數。這裡又分三種情況:輸入參數采用值傳遞還是指針傳遞還是引用傳遞。

(1)如果采用值傳遞,由於函數將自動產生臨時變量用於復制該參數,該輸入參數本來就無需保護,所以不需要加const 修飾。

例如,對於函數void Func1(int x),寫成void Func1(const int x)一點意義也沒有。同理,對於void Func2(A a)也不需要寫成void Func2(const A a),其中A為用戶自定義的對象類型。

(2)如果采用指針傳遞,那麼加const可以防止函數體內部對該參數進行改變,起到保護作用。

例如,假設StringCopy函數定義為:void StringCopy(char *strDest, const char *strSrc),那麼,如果函數體試圖改變strSrc的內容,編譯器將報錯。

(3)如果采用引用傳遞,

首先我們來說一下,為什麼要引入引用傳遞這種方法。原因是:對於非內部數據類型的參數而言,象void Func(A a) 這樣聲明的函數注定效率比較底。因為函數體內將產生A 類型的臨時對象用於復制參數a,而臨時對象的構造、復制、析構過程都將消耗時間。為了提高效率,可以將函數聲明改為void Func(A& a)。這樣一來,根據引用傳遞的定義,只是借用了參數的別名,不需要產生臨時對象。

但是,這樣一來,當函數體中改變了參數a的值後,相應的傳遞的原始值也會相應改變。所以如果不希望改變原始參數,只需要在前面加上const修飾,這樣一來,函數最終定義為void Func(const A& a)。同理,是否應將void Func(int x) 改寫為void Func(const int &x),以便提高效率?完全沒有必要,因為內部數據類型的參數不存在構造、析構的過程,而復制也非常快,“值傳遞”和“引用傳遞”的效率幾乎相當。

總結一下const作為函數輸入參數的用法:

(1)對於非內部數據類型的輸入參數,應該將“值傳遞”的方式改為“const 引用傳遞”,目的是提高效率。例如將void Func(A a) 改為void Func(const A &a)。

(2)對於內部數據類型的輸入參數,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,又降低了函數的可理解性。例如void Func(int x) 不應該改為void Func(const int &x)。

2)修飾函數的返回值

根據上面的思路,這裡也分三種情況,即值傳遞、指針傳遞、引用傳遞。

(1)如果函數返回值采用“值傳遞”方式,由於函數會把返回值復制到外部臨時的存儲單元中,加const 修飾沒有任何價值。

例如,不要把函數int GetInt(void) 寫成const int GetInt(void)。同理不要把函數A GetA(void) 寫成const A GetA(void),其中A 為用戶自定義的數據類型。

(2)如果函數返回值采用“指針傳遞”方式,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。

例如,定義函數為:const char *GetString(void),那麼char *str = GetString()將會出現編譯錯誤。應該寫成const char *str = GetString()。

(3)如果函數返回值是采用“引用傳遞”方式,它的意義在於能提供啊效率,而這種方式使用場合並不多。這個時候,一定要搞清楚函數究竟是想返回一個對象的“拷貝”還是僅返回“別名”就可以了,否則程序會出錯。

例如,對於類的重載賦值函數A & operate = (const A &other),如果不加cons修飾,則定義A a, b, c;(a = b) = c,程序合法,但是如果加上const修飾,即const A & operate = (const A &other),則程序會報錯。

3)修飾函數的定義體。

定義const函數,只需要將const關鍵字放在函數聲明的尾部。任何不會修改類的數據成員的函數都應該聲明為const 類型。如果在編寫const 成員函數時,不慎修改了數據成員,或者調用了其它非const 成員函數,編譯器將報錯,這無疑會提高程序的健壯性。

例如,以下程序中,類stack 的成員函數GetCount 僅用於計數,從邏輯上講GetCount 應當為const 函數。編譯器將指出GetCount 函數中的錯誤。

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;
}

到這裡,const關鍵字的講解就結束了。以下是幾點使用const的幾點規則。

1) const對象只能訪問const成員函數,而非const對象可以訪問任意的成員函數,包括const成員函數。

2) const對象的成員是不可修改的,然而const對象通過指針維護的對象卻是可以修改的。

3) const成員函數不可以修改對象的數據,不管對象是否具有const性質.它在編譯時,以是否修改成員數據為依據,進行檢查。

4) 然而加上mutable修飾符的數據成員,對於任何情況下通過任何手段都可修改,自然此時的const成員函數是可以修改它的。

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