C/C++中const关键字

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今天在做一个趋势笔试题的时候，才让我有了系统把const关键字好好总结一下的冲动，因为这个关键词大大小小好多地方都出现过，出现频率非常高，而每次只是简短的把答案看了一下，没有真正将其整个用法弄透，马上要找工作了，为避免悲剧再次发生，不得不引起我的重视，这才有了这篇博文。

    首先，一看到const关键字，我们的第一反应就是定义常量。的确，这没有错，const就是constant的缩写嘛，但是事实上他的用法远不止这些。接下来我们一一来讲解。

    在C程序中，const的用法主要有定义常量、修饰函数参数和修饰函数返回值。而在C++程序中，它除了上述功能外，还可以修饰函数的定义体，定义类中某个成员函数为恒态函数，即不改变类中的数据成员。对于定义常量的用法，这里就不多说了，重点看一下修饰函数参数、修饰函数返回值以及修饰函数的定义体。

    0）修饰变量或指针

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* p11i = &i; //同上，const在*号左边，作用是一样的。
 
int  * const p2i=ⅈ    //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=ⅈ                 //合法 
 
*p2i=100;               //合法

    1）修饰函数参数

    首先如果该参数用于输出，那么无论是采用指针传递还是引用传递，都不能加const修饰。所以const只能用于修饰输入参数。这里又分三种情况：输入参数采用值传递还是指针传递还是引用传递。

    （1）如果采用值传递，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，所以不需要加const 修饰。

     例如，对于函数void Func1(int x)，写成void Func1(const int x)一点意义也没有。同理，对于void Func2(A a)也不需要写成void Func2(const A a)，其中A为用户自定义的对象类型。

    （2）如果采用指针传递，那么加const可以防止函数体内部对该参数进行改变，起到保护作用。

     例如，假设StringCopy函数定义为：void StringCopy(char *strDest, const char *strSrc)，那么，如果函数体试图改变strSrc的内容，编译器将报错。

    （3）如果采用引用传递，

     首先我们来说一下，为什么要引入引用传递这种方法。原因是：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)。这样一来，根据引用传递的定义，只是借用了参数的别名，不需要产生临时对象。

      但是，这样一来，当函数体中改变了参数a的值后，相应的传递的原始值也会相应改变。所以如果不希望改变原始参数，只需要在前面加上const修饰，这样一来，函数最终定义为void Func(const A& a)。同理，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。

     总结一下const作为函数输入参数的用法：

     （1）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)。

         （2）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）修饰函数的返回值

      根据上面的思路，这里也分三种情况，即值传递、指针传递、引用传递。

      （1）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。

    （2）如果函数返回值采用“指针传递”方式，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，定义函数为：const char *GetString(void)，那么char *str = GetString()将会出现编译错误。应该写成const char *str = GetString()。

    （3）如果函数返回值是采用“引用传递”方式，它的意义在于能提供啊效率，而这种方式使用场合并不多。这个时候，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。

     例如，对于类的重载赋值函数A & operate = (const A &other)，如果不加cons修饰，则定义A a, b, c；(a = b) = c，程序合法，但是如果加上const修饰，即const A & operate = (const A &other)，则程序会报错。

 

       3）修饰函数的定义体。

       定义const函数，只需要将const关键字放在函数声明的尾部。任何不会修改类的数据成员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，编译器将报错，这无疑会提高程序的健壮性。

    例如，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;

}

 

    到这里，const关键字的讲解就结束了。以下是几点使用const的几点规则。

    1) 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。

    2) 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。

    3) 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。

    4) 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。