zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Effective C++_笔记_条款03_尽可能使用const

    (整理自Effctive C++,转载请注明。整理者:华科小涛@http://www.cnblogs.com/hust-ghtao/

        关键字const多才多艺,语法变化多端。关于const的基本用法,可以参见我的博客@http://www.cnblogs.com/hust-ghtao/p/3735941.html

        本篇博客主要讲了应用const时应该注意的地方。

    1 令函数返回一个常量值

       令函数返回一个常量值,往往可以降低客户因错误而造成的意外,而又不至于放弃安全性和高效性。例如有理数operator*的声明式:

       1: class Rational {...};
       2: const Rational operator*(const Rational& lhs , const Rational& rhs );

    这样做是为了防止客户实现这样的行为:

       1: Rational a , b , c ;
       2: ...
       3: (a*b) = c ;//在a*b的结果上调用operator=

    对两个数的乘积再做一次赋值的行为本身很诡异,但程序员会在无意识中那么做,只因为单纯的打字错误:

       1: if( a*b = c )...//哦,原来只是想做个比较

    如果a和b都是内置类型,这样的代码直接了当就是不合法。而一个“良好的用户自定义类型”的特征是它们避免无端地与内置类型不兼容。将函数operator*的返回值声明为const可以预防那个“没意思的赋值动作”。

        至于const参数,就像local const对象一样,你应该在必要使用它们的时候使用它们。除非你有需要改动参数或local对象,否则请将它们声明为const。多打几个字符,却可以省下恼人的错误。

    2 const 成员函数

    2.1 用时注意什么

        将const 实施于成员函数的目的,是为了确认该成员函数可作用于const对象身上。它之所以重要有两个原因:

    (1)使class接口比较容易被理解。这是因为,得知哪个函数可以改动对象内容而哪个函数不行,很是重要。

    (2)使“操作const对象”成为可能。这对编写高效代码是个关键,因为改善C++程序效率的一个根本办法是以pass by reference-to-const方式传递对象,而此技术可行的前提是,有const成员函数可用来处理取得的const对象。

        两个成员函数如果只是常量性不同,可以被重载。例如,考虑以下class,用来表现一大块文字:

       1: class TextBlock
       2: {
       3: public:
       4:     ...
       5:     const char& operator[]( size_t position ) const //operator[] for const 对象
       6:     { 
       7:         return text[position] ;
       8:     } 
       9:  
      10:     char& operator[]( size_t position )  //operator[] for non-const 对象
      11:     {
      12:         return text[position] ;
      13:     }
      14:  
      15: private:
      16:     string text ;
      17: };

    TextBlock的operator[]s可被这么使用:

       1: TextBlock tb("Hello") ;
       2: cout << tb[0] ;  //调用non-const TextBlock::operator[]
       3:  
       4: const TextBlock ctb("World") ;
       5: cout << ctb[0] ;  //调用const TextBlock::operator[]

    上述例子太过造作,因为在真实程序中const大多用于passed by pointer-to-const 或 passed by reference-to-const 的传递结果。下述例子比较真实:

       1: void print ( const TextBlock& ctb ) 
       2: {
       3:     ...
       4:     cout << ctb[0] ;  //调用const TextBlock::operator[]
       5: }

    注意:只要重载operator[]并对不同版本给予不同的返回类型,就可以令const和non-const TextBlock获得不同的处理:

       1: cout << tb[0] ; //OK
       2: tb[0] = 'x' ; //OK
       3:  
       4: cout << ctb[0] ; //OK
       5: ctb[0] = 'x' ; // WRONG!试图写一个const TextBlock

    上述错误是因为operator[]的返回类型导致,至于operator[]调用自身没问题。错误起因于企图对一个“由const版本之operator[]返回”的const char&施行赋值动作。

    另外,non-const operator[]的返回类型是个refercnce to char ,不是char。如果operator[]只是返回一个char,下面这样的句子就无法通过编译:

       1: tb[0]='x' ;

    那是因为,如果函数的返回类型是个内置类型,那么改动函数的返回值从来就不合法。纵使合法,C++以by-value返回对象这一事实意味被改动的其实是tb.text[0]的一个副本,不是它本身,那不是你想要的行为。

    2.2 bitwise constness 和 logical constness

        其实在我们谈论const成员函数的时候,对于其中const的真正含义,还没有一个统一的认识,有两种流派:bitwise constness 和 logical constness。

    (1)bitwise constness

       此阵营的人认为,成员函数只有在不改变对象之任何成员变量(static除外)时才可以说是const。也就是说它不更改对象内的任何一个bit。这种论点的好处是很容易侦测违反点:编译器只需寻找成员变量的赋值动作即可。bitwise constness 正是C++对常量性的定义,因此const成员函数不可以更改对象内任何non-static成员变量。不幸的是许多成员函数虽然不具备十足const性质却能通过bitwise测试。更具体的说,一个更改了“指针所指物”的成员函数虽然不能算是const,但如果只有指针隶属于对象,那么此函数为bitwise const不会引发编译器异议。这导致反直观结果。

        例如:

       1: class CTextBlock{
       2: public:
       3:     ...
       4:     char& operator[]( size_t position ) const  //bitwise const 声明,但其实不恰当
       5:     { return pText[position] ; }
       6: private:
       7:     char* pText ;
       8: };                                    

        请注意,operator[]实现代码并不更改pText。于是编译器为operator[]产生目标代码。它是bitwise const,所有编译器都这么认定。但是看看它允许编译器发生什么事情:

       1: const CTextBlock cctb("Hello") ; //声明一个常量对象
       2: char* pc = &cctb[0] ; //调用const operator[]取得一个指针,指向cctb的数据。
       3: *pc = 'J' ; //cctb现在有了"Jello"这样的内容

    这其中当然不该有任何错误:你创建一个常量对象并设以某值,而且只对它调用const成员函数。但终究你还是改变了它的值。这种情况导出所谓的logical constness 。

    (2)logical constness

        这一派拥护者主张,一个const成员函数可以修改它所处理的对象内的某些bits,但只有在客户侦测不出的情况下才得以如此。例如CTextBlock class有可能高速缓存文本区的长度以便应付查询:

       1: class CTextBlock{
       2: public:
       3:     ...
       4:     size_t length() const ;
       5: private:
       6:     char* pText ;
       7:     size_t textLength ; //最近一次计算的文本区块的长度。
       8:      bool lengthIsValid ; //目前的长度是否有效。
       9: };
      10:  
      11: size_t CTextBlock::length() const 
      12: {
      13:     if(!lengthIsValid ){
      14:         textLength = strlen(pText ) ;  //错误!在const成员函数内不能赋值给textLength 和lengthIsValid 
      15:         lengthIsValid = true ;
      16:     }
      17:     return textLength ;
      18: }

       

        length的实现当然不是bitwise const ,因为textLength和lengthIsValid都可能被修改。这两笔数据对于const CTextBlock对象而言虽然可接受,但编译器不同意。

       编译器坚持bitwise constness ,但有时客户需要logical constness ,为了解决这个矛盾:利用C++的一个与const相关的摆动场:mutable。mutable释放掉non-static成员变量的bitwise constness约束。

    2.3 在const和non-const成员函数中避免重复

        假设TextBlock内的operator[]不单只是返回一个reference指向某字符,也执行边界检查、志记访问信息、甚至可能进行数据完善行检验。把所有这些同时放进const和non-const中将会导致大量的代码重复。

       1: class TextBlock{
       2: public:
       3:     ...
       4:     const char& operator[]( size_t position )  const
       5:     {
       6:         ...                //边界检查
       7:         ...                    //志记数据访问
       8:         ...                   //检查数据完整性
       9:         return text[position] ;
      10:     }
      11:  
      12:     char& operator[]( size_t position )
      13:     {
      14:         ...                //边界检查
      15:        ...                    //志记数据访问
      16:        ...                   //检查数据完整性
      17:        return text[position] ;
      18:     }
      19: private:
      20:     string text ; 
      21: }; 

        你能说出其中发生的代码重复以及伴随的编译时间、维护、代码膨胀等问题吗?当然,将边界检查…等所代码移到另一个成员函数中并令两个版本的operator[]调用它,是可能的,但你还是重复了一些代码,例如函数的调用、两次return语句等。

        真正应该做的是实现operator[]的机能一次并使用它两次。也就是说,你必须令其中一个调用另一个。这促使我们常量性转除(casting away constness)。本例中,const

    operator[]完全做掉了non-const版本该做的一切,唯一不同的是返回类型多了一个const资格修饰。这种情况下如果将返回值的返回值的const转除是安全的,因为不论谁调用non-const operator[]都一定首先有个non-const对象,否则就不能够调用non-const函数。所以令non-const operator[]调用其const兄弟是一个避免代码重复的安全做法---即使过程中需要一个转型动作。

       1: class TextBlock{
       2: public:
       3:     ...
       4:     const char& operator[](size_t position) const 
       5:     {
       6:         ...
       7:         ...
       8:         ...
       9:         return text[position] ;
      10:     }
      11:  
      12:     char& operator[](size_t position)
      13:     {
      14:         return 
      15:             const_cast<char&>(                        //将op[]返回值的const转除
      16:                 static_cast<const TextBlock&>(*this)  //为*this加上const
      17:                     [position]                        //调用const op[]
      18:             );
      19:     }
      20: ...
      21: };

        这份代码有两个转型动作:第一次用来为 *this 添加const(这使得接下来调用operator[]时得以调用const版本),第二次则是从const operator[]返回之中移除const。

        值得了解的是,反向做法——令const版本调用non-const版本以避免重复——并不是你应该做的事。记住,const成员函数承诺绝不改变其对象的逻辑状态,non-const成员函数却没有这般承诺。如果在const 函数内调用non-const函数,就是冒了这样的风险:你曾经承诺不改动的那个对象被改动了。

        反向调用才是安全的:non-const成员函数本来就可以对其对象做任何动作,所以在其中调用一个const成员函数不会带来风险。

       

        请记住:

    (1) 将某些东西声明为const可帮助编译器侦测出错误用法。const可被施加于任何作用域内的对象、函数参数、函数返回类型、成员函数本体。

    (2) 编译器强制实施bitwise constness ,但你编写的程序应该使用logical constness。

    (3) 当const和non-const成员函数有着实质等价的实现时,令non-const版本调用const版本可避免代码的重复。

  • 相关阅读:
    win10删除了应用商店重新安装,应用商店报错不能联网下载
    bps,Bps,pps,fps单位换算
    mongodb查不出数据
    ps切图
    ppt常用设置
    视频录制
    excel设置下拉
    小程序开发
    手把手从0搭建hexo博客
    两种方式实现登录跳转新窗体
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/hust-ghtao/p/3783332.html
Copyright © 2011-2022 走看看