C++初学者 const使用详解

关于C++中的const关键字的用法非常灵活，而使用const将大大改善程序的健壮性，参考了康建东兄的const使用详解一文，对其中进行了一些补充，写下了本文。

1. const常量

如：

 
 
 
      
  
  
  1. const int max = 100;  
    2.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. class A   
    2.   
  
  
  2. {   
    3.   
  
  
  3. const int size;   
    4.   
  
  
  4. …   
    5.   
  
  
  5. }  
    6.

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

 
 
 
      
  
  
  1. class A   
    2.   
  
  
  2. {   
    3.   
  
  
  3. const int size = 100; //错误   
    4.   
  
  
  4. int array[size]; //错误，未知的size   
    5.   
  
  
  5. }  
    6.

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

 
 
 
      
  
  
  1. class A   
    2.   
  
  
  2. {…   
    3.   
  
  
  3. enum {size1=100, size2 = 200 };   
    4.   
  
  
  4. int array1[size1];   
    5.   
  
  
  5. int array2[size2];   
    6.   
  
  
  6. }  
    7.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. int b = 500;   
    2.   
  
  
  2. const int* a = & [1]   
    3.   
  
  
  3. int const *a = & [2]   
    4.   
  
  
  4. int* const a = & [3]   
    5.   
  
  
  5. const int* const a = & [4]  
    6.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. A b;   
    2.   
  
  
  2. const A a = b;  
    3.

2) 指针const常量初始化的情况：

 
 
 
      
  
  
  1. A* d = new A();   
    2.   
  
  
  2. const A* c = d;   
    3.   
  
  
  3. //或者：  
    4.   
  
  
  4. const A* c = new A();  
    5.

3）引用const常量初始化的情况：

 
 
 
      
  
  
  1. A f;   
    2.   
  
  
  2. 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；  
    3.

[思考1]： 以下的这种赋值方法正确吗？

 
 
 
      
  
  
  1. const A* c=new A();   
    2.   
  
  
  2. A* e = c;  
    3.

[思考2]： 以下的这种赋值方法正确吗？

 
 
 
      
  
  
  1. A* const c = new A();   
    2.   
  
  
  2. A* b = c;  
    3.

5. 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：

 
 
 
      
  
  
  1. A& operator=(const A& a);   
    2.   
  
  
  2. void fun0(const A* a );   
    3.   
  
  
  3. void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数   
    4.   
  
  
  4. const A fun2( );  
    5.

1） 修饰参数的const

如:

 
 
 
      
  
  
  1. void fun0(const A* a );   
    2.   
  
  
  2. void fun1(const A& a);  
    3.

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

 
 
 
      
  
  
  1. void Func(A a); 
    2.

改为

 
 
 
      
  
  
  1. 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

 
 
 
      
  
  
  1. void Func(int x); 
    2.

不应该改为

 
 
 
      
  
  
  1. void Func(const int &x); 
    2.

2） 修饰返回值的const

如：

 
 
 
      
  
  
  1. const A fun2( );   
    2.   
  
  
  2. const A* fun3( );  
    3.

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,

 
 
 
      
  
  
  1. const Rational& rhs)   
    2.   
  
  
  2. {   
    3.   
  
  
  3. return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),   
    4.   
  
  
  4. lhs.denominator() * rhs.denominator());   
    5.   
  
  
  5. }  
    6.

返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:

 
 
 
      
  
  
  1. Rational a,b;   
    2.   
  
  
  2. Radional c;   
    3.   
  
  
  3. (a*b) = c;  
    4.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. const char * GetString(void);  
    2.

如下语句将出现编译错误：

 
 
 
      
  
  
  1. char *str=GetString();  
    2.

正确的用法是：

 
 
 
      
  
  
  1. const char *str=GetString();  
    2.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. class A   
    2.   
  
  
  2. {…   
    3.   
  
  
  3. A &operate = (const A &other); //负值函数   
    4.   
  
  
  4. }   
    5.   
  
  
  5. A a,b,c; //a,b,c为A的对象   
    6.   
  
  
  6. …   
    7.   
  
  
  7. a=b=c; //正常   
    8.   
  
  
  8. (a=b)=c; //不正常，但是合法  
    9.

 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？

 
 
 
      
  
  
  1. const A& operator=(const A& a);  
    2.

6. 类成员函数中const的使用

一般放在函数体后，形如：

 
 
 
      
  
  
  1. void fun() const;  
    2.

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：

 
 
 
      
  
  
  1. class Stack   
    2.   
  
  
  2. {   
    3.   
  
  
  3. public:   
    4.   
  
  
  4. void Push(int elem);   
    5.   
  
  
  5. int Pop(void);   
    6.   
  
  
  6. int GetCount(void) const; //const 成员函数   
    7.   
  
  
  7. private:   
    8.   
  
  
  8. int m_num;   
    9.   
  
  
  9. int m_data[100];   
    10.   
  
  
  10. };   
    11.   
  
  
  11. int Stack::GetCount(void) const   
    12.   
  
  
  12. {   
    13.   
  
  
  13. ++m_num; //编译错误，企图修改数据成员m_num   
    14.   
  
  
  14. Pop(); //编译错误，企图调用非const函数   
    15.   
  
  
  15. Return m_num;   
    16.   
  
  
  16. }  
    17.

7. 使用const的一些建议

  • 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；
  • 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；
  • 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；
  • 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；
  • 不要轻易的将函数的返回值类型定为const;
  • 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;

[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：

 
 
 
      
  
  
  1. A a,b,c;  
    2.   
  
  
  2. (a=b)=c;  
    3.

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。

希望对你有帮助。

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