【OOP】C++ const成员函数

预备知识

1、代码转换分析技巧

在早期某些编译器会将C++代码翻译为C代码，然后使用C编译器生成可执行文件。其中翻译的一个转化就是：将this指针显式添加到成员函数的第一个参数位置上，并在成员函数调用时，自动将对象的地址传递给参数this。

 

这个过程用如下代码解释：

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

class Dog
{
public:
    Dog(unsigned  en = 0) :energe(en){}  

    void bark() const    
    {
        for (size_t i = 0; i < energe; i++)
            cout << "wang wang!
";
    }

    void feed(unsigned add)   
    {
        energe += add;
    }

private:
    unsigned  energe;
};

int main()
{

    Dog dog;

    dog.feed(2);   
    dog.bark();    

    return 0;
}

翻译转换

//原型转换为C代码后的样子
void bark(const Dog*this);
void feed(Dog*this,unsigned add);

//调用时的转换
dog.feed(2);   ----->  feed(&dog , 2); 
dog.bark();    ----->  bark(&dog);

 

现在的C++编译器可能不是这样的工作的，但是，如果你使用这个转换方式去应用到实际的编程的代码分析中，很多代码和语法特性就会迎刃而解。

2、顶层const，底层const

顶层const：指针变量本身是常量。（顶层const不适合引用，因为引用天生就是一个常量，始终引用一个对象，直到消亡）

           如   int* const p = &a;

底层const：变量指向（或者引用）的对象被视为常量。(注意这里的用词：被视为，因为对象不一定就是常量，也可能是底层const指针、引用的一厢情愿)

           如    const int*p ;    int const *p;    这二者写法等价

                  const int& r;

一个非底层const指针，它对它指向的对象有 读、写的权利，因此，为了确保数据安全，它仅能指向非常量对象。

int a=1;

const int b = 2;

int*p1 = &a;  //OK

p1  = &b;   //ERROR不允许

一个底层const指针，他对它指向的对象仅有读的权利。因此，它可以指向常量和非常量。

int a=1;

const int b = 2;

const int*p1 = &a;  //OK

p1 = &b ;       //OK

3、函数的参数是否为 底层const 可以作为重载的依据

举例说，下面2个函数可以重载。

void foo(const int*p);     //A
void foo(int*p);           //B

编译器在重载解析时，根据传递的参数来判断调用哪一个版本。

当仅存在版本A时，若传递的是非常量int的指针，或常量int的指针，都可以成功调用。

当仅存在版本B时，若传递的是非常量int的指针，可以成功调用，但不允许传递常量int的指针。

当A、B 都存在，重载时，若传递的是非常量int的指针，则优先使用版本B，因为这是最匹配的。

                                   若传递的是常量int的指针， 则使用版本A。

另外，参数本身是否是const 不作为重载的依据，下面的不能重载。

void foo(const int a);
void foo(int a);
//C语言中，参数修饰为const和不使用const修饰 被编译器一样对待，C++为兼容C，也使用了这个策略。因此二者等价。

如果一个成员函数在逻辑上不会修改对象的状态（字段），就应该定义为const函数

在上面的Dog类代码中，如果去掉bark函数后的const修饰符，并试着用一个const 对象去调用bark函数，则发现编译器报错。

void bark() 
{
     for (size_t i = 0; i < energe; i++)
         cout << "wang wang!
";
}

/////////////////////////
const Dog dog;

dog.bark(); //错误提示为类型不兼容

抛开代码，从业务逻辑上来看，bark函数只是在屏幕上输出消息，根本不会改变对象的状态，那即便是const 对象，也必须能成功调用啊。

这里报错显然是bark函数的问题：应该定义为const函数，这点大家都是很清楚的。但是为什么要这样的呢？

按照最开始介绍的分析方法，发生错误的代码等价与下面的C代码。

const Dog dog;

bark(&dog)      //而bark函数转化后的原型为：void bark(Dog*this);

显然，将常量的指针赋值给非常量指针是不允许的。

再比如，C++标准库中的string类，它的用于获取字符串长度的成员函数都是const修饰的。如果不是这样的话，那么字符串常量就不能获取他们的长度了，这简直荒谬！

size_type size() const;
        
size_type length() const;

const成员函数可以形成重载

成员函数同时存在 const版本和非const版本？可以重载？是的。

同样，先按照最开始介绍的第1条分析方法，转换为C代码。然后根据第3条的分析就可以了。这里不再赘述。

最常用的就是，按照约定当重载索引运算符 [ ] 时，会同时编写一个 const版本和非const版本。

例如std::vector的[ ]运算符函数

reference       operator[]( size_type pos );
        
const_reference operator[]( size_type pos ) const;

总结

1、如果一个成员函数在逻辑上不会修改对象的状态（字段），就应该定义为const函数

2、

如果对象是const，则它只能调用const成员函数。

如果对象是普通的非const对象：

                                        调用的某个成员函数是非const函数，则理所当然调用它。

                                        调用的某个成员函数是const函数，则当然也可以调用他。（底层const指针可以指向非常量对象）

                                        调用的某个成员函数同时存在 const版本和非const版本，则优先调用非const成员函数，编译器总是使用最匹配的版本。