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CONST的用法详解
2012-10-12 13:54:04           
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一、面向对象是C++的重要特性.
   但是c++在c的基础上新增加的几点优化也是很耀眼的,就const直接可以取代c中的#define,以下几点很重要,学不好后果也也很严重
1. 限定符声明变量只能被读
[cpp]
const int i=5; 
  int j=0; 
  ... 
  i=j; //非法,导致编译错误 
  j=i; //合法 
2. 必须初始化
[cpp] view plaincopyprint?
const int i=5; //合法 
  const int j; //非法,导致编译错误 
3. 在另一连接文件中引用const常量
[cpp] 
extern const int i; //合法 
extern const int j=10; //非法,常量不可以被再次赋值 
      在C++中const默认具有内部链接性,也就是说如果声明const int i = 10;等价于 static const int i =10;通常可以将const 常量和inline函数放在头文件中。所以要在A文件定义时用extern const int i=10;B文件中引用时用extern const int i。在C中恰好相反,const 默认具有外部链接属性,所以在引用外部const 常量时无需加extern。
4. 便于进行类型检查
  用const方法可以使编译器对处理内容有更多了解。
[cpp] 
#define I=10 
const long &i=10; /*dapingguo提醒:由于编译器的优化,使得在const long i=10; 时i不被分配内存,而是已10直接代入以后的引用中,以致在以后的代码中没有错误,为达到说教效
  果,特别地用&i明确地给出了i的内存分配。不过一旦你关闭所
  有优化措施,即使const long i=10;也会引起后面的编译错误。*/ 
  char h=I; //没有错 
  char h=i; //编译警告,可能由于数的截短带来错误赋值。 
5. 可以避免不必要的内存分配
[cpp] 
#define STRING "abcdefghijklmn\n" 
  const char string[]="abcdefghijklm\n"; 
  ... 
  printf(STRING); //为STRING分配了第一次内存 
  printf(string); //为string一次分配了内存,以后不再分配 
  ... 
  printf(STRING); //为STRING分配了第二次内存 
  printf(string); 
  ...   
  由于const定义常量从汇编的角度来看,只是给出了对应的内存地址, 而不是象#define一样给出的是立即数,所以,const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝,而#define定义的常量在内存中有若干个拷贝。但是这个地方也有点其他问题,大家自己好好研究下吧,给个例子:
[cpp]
#include <stdio.h>  
#define ABCD    "ABCD" 
const char a[] = "ABCD"; 
static void 
p(const char *s) 

        printf("%X\n", s); 

int   main(void) 

        const char b[] = "ABCD"; 
 
        p(ABCD); 
        p(ABCD); 
        p(a); 
        p(b); 
        return 0; 

[plain] view plaincopyprint?
程序输出为: 
400748 
400748 
40073F 
FFFFEB00 
编译器管不了你运行是更改所谓的const int 变量。 但对于你声明的const int 变量。在它的编译空间里,它保留了这个数值。 所以,调用的时候,把立即数传过去了(这个值在编译时就确定了)。
6. 可以通过函数对常量进行初始化
[cpp] v
int value();   
const int i=value(); 
  dapingguo说:假定对ROM编写程序时,由于目标代码的不可改写,本语句将会无效,不过可以变通一下:
  const int &i=value();
  只要令i的地址处于ROM之外,即可实现:i通过函数初始化,而其值有不会被修改。
7. 是不是const的常量值一定不可以被修改呢?
  观察以下一段代码: 
[cpp] 
const int i=0; 
int *p=(int*)&i; 
p=100; 
     通过强制类型转换,将地址赋给变量,再作修改即可以改变const常量值。
     说明了申明为常量的数据也可能被改变。我这里补充的是不要对const 的滥用。强制绕过const 检查可能引起运行错误。把const int i=0 声明在函数内,能够达到你的目的把const int i=0 声明为全局变量,虽然仍然能够用强制转换绕过编译器检查,但会引起运行错误。
可参考下例:
[cpp] 
const int j=50; 
void main() 

    const int i=0; 
    int *p=(int*)&i; 
    *p=100;  
    int *p2=(int *)&j; 
    *p2=200;  // runtime error 
    cout << &i << &j; 
    system("pause"); 

8. 请分清数值常量和指针常量,以下声明颇为玩味:
[cpp] 
int ii=0; 
const int i=0; //i是常量,i的值不会被修改 
const int *p1i=&i; //指针p1i所指内容是常量,可以不初始化 
int * const p2i=&ii //指针p2i是常量,所指内容可修改 
const int * const p3i=&i; //指针p3i是常量,所指内容也是常量 
p1i=&ii //不合法 左操作数包含“int *”类型 
*p2i=100; //不合法  右操作数包含“int *const ”类型 
指向常量的指针并不能保证所指向的值不被改变
[cpp] 
const int i=10; 
void main() 

    const int j=20; 
    int k = 30; 
    const int * p1=&i; 
    const int * p2 = &j; 
    const int * p3 = &k; 
    // i=80; fail 
    // j= 20; fail 
    // *p3 = 50; fail 
    // 以上三种均未逃过编译器检查 
    k=80;   // succeed 逃过了编译器检查。 *p3 不行,但直接改k 允许。 
    system("pause"); 

所以对const 的理解,全局变量不仅有编译的保护,还有运行的保护。对局部变量,则只有编译的保护。
所以,当你声明一个局部const变量时,它可能在运行期被改变。
二、关于C++中的const关键字的用法非常灵活
1. const常量,如:
[cpp] 
const int max = 100;  <span style="font-family: simsun; "> </span> 
优点:const常量有数据类型,而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查,而对后者只进行字符替换,没有类型安全检查,并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误(边际效应)
2. const 修饰类的数据成员。
如:
[cpp]
class A 

  const int size; 
  …   

const数据成员只在某个对象生存期内是常量,而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象,不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类声明中初始化const数据成员,因为类的对象未被创建时,编译器不知道const 数据成员的值是什么。如
[cpp] 
class A 

    const int size = 100; //错误 
    int array[size]; //错误,未知的size 

const数据成员的初始化只能在类的构造函数的初始化表中进行。要想建立在整个类中都恒定的常量,应该用类中的枚举常量来实现。如
[cpp] 
class A 

     … 
     enum {size1=100, size2 = 200 }; 
     int array1[size1]; 
     int array2[size2];   

枚举常量不会占用对象的存储空间,他们在编译时被全部求值。但是枚举常量的隐含数据类型是整数,其最大值有限,且不能表示浮点数。
3. const修饰指针的情况,见下式:
[cpp] 
int b = 500;   
const int* a = &b;//[1] 
int const *a = &b;//[2] 
int* const a = &b;//[3]  
const int* const a = &b;//[4]  
如果你能区分出上述四种情况,那么,恭喜你,你已经迈出了可喜的一步。不知道,也没关系,我们可以参考《Effective c++》Item21上的做法,如果const位于星号的左侧,则const就是用来修饰指针所指向的变量,即指针指向为常量;如果const位于星号的右侧,const就是修饰指针本身,即指针本身是常量。因此,[1]和[2]的情况相同,都是指针所指向的内容为常量(const放在变量声明符的位置无关),这种情况下不允许对内容进行更改操作,如不能*a = 3 ;[3]为指针本身是常量,而指针所指向的内容不是常量,这种情况下不能对指针本身进行更改操作,如a++是错误的;[4]为指针本身和指向的内容均为常量。 
4. const的初始化 
先看一下const变量初始化的情况 
1) 非指针const常量初始化的情况:A b; 
[cpp] 
const A a = b;   
2) 指针const常量初始化的情况:
[cpp] 
A* d = new A();   
const A* c = d;  //或者:const A* c = new A();   
3)引用const常量初始化的情况: 
[cpp] 
A f;   
const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数,而不能访问一般的成员函数<span style="font-family: simsun; font-size: 14px; line-height: 23px; text-align: left; ">;  </span> 
  [思考1]: 以下的这种赋值方法正确吗? 
  const A* c=new A(); 
  A* e = c; 
  [思考2]: 以下的这种赋值方法正确吗? 
  A* const c = new A(); 
  A* b = c;
5. 函数声明中的运用
      另外const 的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用。在一个函数声明中,const 可以修饰函数的返回值,或某个参数;对于成员函数,还可以修饰是整个函数。有如下几种情况,以下会逐渐的说明用法:A& operator=(const A& a); 
[cpp] 
void fun0(const A* a );   
void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数  
const A fun2( ); 
1) 修饰参数的const,如:
[cpp
void fun0(const A* a ); 
void fun1(const A& a);   
     调用函数的时候,用相应的变量初始化const常量,则在函数体中,按照const所修饰的部分进行常量化,如形参为const A* a,则不能对传递进来的指针的内容进行改变,保护了原指针所指向的内容;如形参为const A& a,则不能对传递进来的引用对象进行改变,保护了原对象的属性。 
[注意]:参数const通常用于参数为指针或引用的情况,且只能修饰输入参数;若输入参数采用“值传递”方式,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该参数本就不需要保护,所以不用const修饰。
[总结]    
       对于非内部数据类型的输入参数,因该将“值传递”的方式改为“const引用传递”,目的是为了提高效率。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); 修饰返回值的const,如:
[cpp]
const A fun2( ); 
const A* fun3( );<span style="font-family: simsun; ">  </span> 
这样声明了返回值后,const按照"修饰原则"进行修饰,起到相应的保护作用。
[cpp]
const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)   
{   
      return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),   
      lhs.denominator() * rhs.denominator());   
} <span style="font-family: simsun; "> </span> 
返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:
[cpp]
Rational a,b;   
Radional c;   
(a*b) = c; <span style="font-family: simsun; "> </span> 
一般用const修饰返回值为对象本身(非引用和指针)的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。 
       一般情况下,函数的返回值为某个对象时,如果将其声明为const时,多用于操作符的重载。通常,不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。原因如下:如果返回值为某个对象为const(const A test = A 实例)或某个对象的引用为const(const A& test = A实例) ,则返回值具有const属性,则返回实例只能访问类A中的公有(保护)数据成员和const成员函数,并且不允许对其进行赋值操作,这在一般情况下很少用到。如果给采用“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。如:
[cpp] 
const char * GetString(void); 
如下语句将出现编译错误:
[cpp] 
char *str=GetString(); 
正确的用法是:
[cpp] 
const char *str=GetString(); 
     函数返回值采用“引用传递”的场合不多,这种方式一般只出现在类的赙值函数中,目的是为了实现链式表达。如:
[cpp]
class A 

    … 
    A &operate = (const A &other); //负值函数 

   A a,b,c; //a,b,c为A的对象 
   … 
   a=b=c; //正常 
   (a=b)=c; //不正常,但是合法 
若负值函数的返回值加const修饰,那么该返回值的内容不允许修改,上例中a=b=c依然正确。(a=b)=c就不正确了。
[思考3]: 这样定义赋值操作符重载函数可以吗? 
const A& operator=(const A& a);
    类成员函数中const的使用,一般放在函数体后,形如:void fun() const;  任何不会修改数据成员的函数都因该声明为const类型。如果在编写const成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其他非const成员函数,编译器将报错,这大大提高了程序的健壮性。如:
[cpp] 
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; 

[思考题答案] 
1 这种方法不正确,因为声明指针的目的是为了对其指向的内容进行改变,而声明的指针e指向的是一个常量,所以不正确; 
2 这种方法正确,因为声明指针所指向的内容可变; 
3 这种做法不正确; 
在const A::operator=(const A& a)中,参数列表中的const的用法正确,而当这样连续赋值的时侯,问题就出现了: 
[cpp] 
A a,b,c:   
(a=b)=c; <span style="font-family: simsun; "> </span> 
因为a.operator=(b)的返回值是对a的const引用,不能再将c赋值给const常量。
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