C++中常见const用法小结

C++中常见const用法小结

经常看到const这个关键字。关于这个关键字，以前在看c++ primer的时候，有看到了不少，可惜好久没有看，加上当时看的太快了，现在的印象又模糊了。这几天又遇到这个问题，对有些问题的理解不是很肯定，因此想在这边做个小结，以备平时参考。

       准备从一下两个方面来进行，一是网上搜索，参考网上的一些好的文章，对于正确的，实行“拿来主义”，可以节省时间，对于不太清楚的，参考第二。 第二是以C＋＋ primer这本权威进行多方面的修正和补充！现在就开始！

1. 限定符声明变量只能被读（只读属性，不可写）
    const int i=5;
    int j=0;
    ...
    i=j;    //非法，导致编译错误
    j=i;    //合法
2. 在定义时必须初始化（一旦初时化后，就不再改变）
    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
    extern const int i;      //合法
    extern const int j=10;   //非法，常量不可以被再次赋值
4. 便于进行类型检查（这个是相对于＃define来讲的）
    用const方法可以使编译器对处理内容有更多了解。
    #define I=10 //用define 编译器不知道I的数据类型。
    const long &i=10;    (有待考证)/*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
    #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。
6. 可以通过函数对常量进行初始化
    int value(); 
    const int i=value();
    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？（有待考证）
    观察以下一段代码：
    const int i=0;
    int *p=(int*)&i;//这里必须有强制类型转换
    *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。

在C＋＋ primer中的83页，有如下内容：

   const double minwage=9.60;
double * ptr=&minwage;
因为ptr是一个普通的指针，所以没有什么可以阻止我们这样写：
*ptr+=1.0;
但是编译器一般不能跟踪指针在程序中任意一点指向的对象。允许非const对象的指针指向一个常量对象，把“试图通过该指针地址间接的改变对象值”的动作标记为非法的，这个对于编译器来说是不可行的。因此，“试图将一个非const对象的指针指向一个常量对象！”的动作都将引起编译错误。所以，我们必须声明一个指向常量的指针来做这件事，例如：
const double *cptr；
我们可以从右往左，把这个定义读为：cptr是一个指向double类型的，被定义为const的对象的指针。其中的微妙在于cptr本身不是常量。我们可以重新赋值cptr，使其指向不同的对象，但是不能修改cptr指向的对象。
例如：
     const double *pc=0;
     double   dval=3.14;
    
    pc=&minwage;//不能通过pc修改minwage
   pc=&dval;//ok,不然通过pc修改dval，虽然dval本身不是一个常量。
const对象的地址只能赋值给const对象的指针，例如pc；但是，指向const对象的指针可以被赋予一个非const对象的地址。如刚才的pc=&dval。虽然dval不是一个常量，但是通过pc指着来修改他的值，仍会导致编译错误。

8. 请分清数值常量和指针常量，以下声明颇为玩味：
    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，地址可以改
    int   * const p2i=ⅈ      //指针p2i是常量，所指内容可修改，但是地址不可改
    const int * const p3i=&i; //指针p3i是常量，所指内容也是常量，内容地址都不可改。
    p1i=ⅈ                   //合法
    *p2i=100;                  //合法

9. const 修饰类的数据成员。如：（）
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 
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 
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。

10.const修饰指针的情况，见下式：
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.

11. 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; 
const A a = b; 
2) 指针const常量初始化的情况：
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： 
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；

12. 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); 
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 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)

2）  修饰返回值的const，如const A fun2( ); const A* fun3( ); 
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。

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs) 
{ 
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), 
lhs.denominator() * rhs.denominator()); 
}

返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:Rational a,b; 
Radional c; 
(a*b) = c;

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。 
[总结]

（1）.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。

（2）. 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：

const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误：

char *str=GetString();

正确的用法是：

const char *str=GetString();

（3）. 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：

class A 
{…

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

}
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

若赋值函数的返回值加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。

13. 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：

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; 
}

使用const的一些建议

1 要大胆的使用const，这将给你带来无尽的益处，但前提是你必须搞清楚原委；

2 要避免最一般的赋值操作错误，如将const变量赋值，具体可见思考题；

3 在参数中使用const应该使用引用或指针，而不是一般的对象实例，原因同上；

4 const在成员函数中的三种用法（参数、返回值、函数）要很好的使用；

5 不要轻易的将函数的返回值类型定为const;

6除了重载操作符外一般不要将返回值类型定为对某个对象的const引用;