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  • c++常量详解

    概念

    常量是存放固定且不可变值的,一旦确定初始值则在程序其它地方不可改变, 所以const对象必须初始化。常量一般使用const关键字来修饰。

    const 对象可以大致分为三类:

    1. const int a

    const int a =10;

    int const b =10;

     这两种格式是完全相同的。也就是说const 与int哪个写前都不影响语义。有了这个概念后,我们来看这两个家伙:const int * pi与int const * pi ,它们的语义有不同吗?

    你只要记住一点,int 与const 哪个放前哪个放后都是一样的,就好比const int n;与int const n;一样。也就是说,它们是相同的。

    2. const int * p

    前面已经说了 const int * p与int const * p 是完全一样的。

    我们根据下面的例子看看它们的含义。

    int a =30; 
    int b =40; 
    const int * p=&a; 
    p=&b;     //注意这里,p可以在任意时候重新赋值一个新内存地址 
    b=80;      //想想看:这里能用*pi=80;来代替吗?当然不能 
    printf( “%d”, *p ) ;   //输出是80 

    语义分析:

    p的值是可以被修改的。即它可以重新指向另一个地址的,但是,不能通过*p来修改b的值。

    首先const  修饰的是整个*p(注意,是*p而不是p)。所以*p(p指向的对象)是常量,是不能被赋值的(虽然p所指的b是变量,不是常量)。 
    其次,p前并没有用const 修饰,所以p是指针变量,能被赋值重新指向另一内存地址的。

    你可能会疑问:那又如何用const 来修饰pi呢?其实,你注意到int * const pi中const 的位置就大概可以明白了。请记住,通过格式看语义。 我们看看下面的定义。

    3. int* const p

    这里的const修饰的p,而不是上面的*p,我们根据下面的例子来分析:

    int a=30; 
    int b=40; 
    int * const p=&a; 
    //p=&b;     
    注意这里,p不能再这样重新赋值了,即不能再指向另一个新地址。 
    b=80;     
    //这里能用*p=80;来代替吗?可以,这里可以通过*p修改a的值。 
    //请自行与前面一个例子比较。 
    printf( “%d”, *p ) ;   //输出是80 

    *p=100;

    printf( “%d”, a ) ;   //输出是100

    语义分析: 
         
    p值是不能重新赋值修改了。它只能永远指向初始化时的内存地址了。并且可以通过*p来修改a的值了。与前一个例子对照一下吧!看以下的两点分析 

         1). p因为有了const 的修饰,所以只是一个指针常量:也就是说p值是不可修改的(即p不可以重新指向b这个变量了)。 

         2). 整个*p的前面没有const 的修饰。也就是说,*p是变量而不是常量,所以我们可以通过*p来修改它所指内存a的值。 

         总之一句话,这次的p是一个指向int变量类型数据的指针常量。 
    最后总结两句: 
         1).如果const 修饰在*p前则不能改的是*p而不是指p
         2).如果const 是直接写在p前则p不能改。 

    4.补充三种情况。 

     这里,我再补充以下三种情况。其实只要上面的语义搞清楚了,这三种情况也就已经被包含了。不过作为三种具体的形式,我还是简单提一下吧! 

    情况一:int * pi指针指向const int n常量的情况 
    const int n1=40; 
    int *pi; 
    pi=&n1;//这样可以吗?不行,VC下是编译错。const int 类型的n1的地址是不能赋值给指向int类型地址的指针pi的。否则pi岂不是能修改n1的值了吗!   
    pi=(int* ) &n1;  // 这样可以吗?强制类型转换可是C所支持的。 VC下编译通过,但是仍不能通过*pi=80来修改n1的值。去试试吧!看看具体的怎样。

    情况二:const int * pi指针指向const int n1的情况
    const int n1=40; 
    const int * pi; 
    pi=&n1;//两个类型相同,可以这样赋值。n1的值无论是通过pi还是n1都不能修改的。

     
    情况三:用const int * const pi申明的指针 
    int n; 
    const int * const pi=&n; 
    //你能想象pi能够作什么操作吗?pi值不能改,也不能通过pi修改n的值。因为不管是 
    //*pi还是pi都是const的。

    5. 常量引用

    int a = 10;

    int& p1 = a;//正确

    int& p2 = 2;//错误,需要引用左值

    const int& p3 = a;//正确

    const int& p4 = 4;//正确

    关于引用的初始化有两点值得注意:

    1当初始化值是一个左值(可以取得地址)时,没有任何问题,可以用常量引用也可以用非常量引用, 如p1,p3;

    2当初始化值不是一个左值时,则只能对一个const T&(常量引用)赋值。如p2,p3。而且这个赋值是有一个过程的:

    首先将值隐式转换到类型T,然后将这个转换结果存放在一个临时对象里,最后用这个临时对象来初始化这个引用变量。

    如果是对一个常量进行引用,则编译器首先建立一个临时变量,然后将该常量的值置入临时变量中,对该引用的操作就是对该临时变量的操作。对常量的引用可以用其它任何引用来初始化;但不能改变。

    6. 常量函数、常量引用参数、常量引用返回值

    例1:bool verifyObjectCorrectness(const myObj &obj); //const reference parameter
    例2:void Add(const int &arg) const; //const function
    例3:IStack const & GetStack() const { return _stack; } //return const reference

      6.1 常量函数
      1. 一个函数通过在其后面加关键字const,它将被声明为常量函数
      2. 在C++,只有将成员函数声明为常量函数才有意义。带有const作后缀的常量成员函数又被称为视察者(inspector),没
             有const作后缀的非常量成员函数被称为变异者(mutator)
      3. 与const有关的错误总是在编译时发现
      4. [摘]If the function is not declared const, in can not be applied to a const object, and the compiler will  
             give an error message. A const function can be applied to a non-const object 
      5. 在C++中,一个对象的所有方法都接收一个指向对象本身的隐含的this指针;常量方法则获取了一个隐含的常量this指针
          void func_name() const;
          以上说明函数func_name()不会改变*this。当你把this指针看成函数func_name()的一个不可见参数就理解了
          void func_name(T *this) (no const)
          void func_name(const T *this) (const)
      6. 常量函数可以被任何对象调用,而非常量函数则只能被非常量对象调用,不能被常量对象调用,如:

    class Fred {
     public:
       void inspect() const;   // This member promises NOT to change *this
       void mutate();          // This member function might change *this
     };
     
     void userCode(Fred& changeable, const Fred& unchangeable)
     {
       changeable.inspect();   // OK: doesn't change a changeable object
       changeable.mutate();    // OK: changes a changeable object
     
       unchangeable.inspect(); // OK: doesn't change an unchangeable object
       unchangeable.mutate();  // ERROR: attempt to change unchangeable object
     } 
    

     7. 在类中允许存在同名的常量函数和非常量函数,编译器根据调用该函数的对象选择合适的函数
        当非常量对象调用该函数时,先调用非常量函数;
        当常量对象调用该函数时,只能调用常量函数;
        如果在类中只有常量函数而没有与其同名的非常量函数,则非常量与常量对象都可调用该常量函数;如:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    struct A
    {
        void f() const { cout<<"const function f is called"<<endl; }
        void f() { cout<<"non-const function f is called"<<endl; }
        void g() { cout<<"non-const function g is called"<<endl; } 
    };
    
    void main()
    {
        A a;
        const A& ref_a = a;
        a.f(); //calls void f(),输出:non-const function f is called
      ref_a.f();//calls void f () const, 输出:const function f is called
      a.g(); //ok, normal call 
      ref_a.g(); //error, const object can not call non-const function }

      8. const关键字不能用在构造函数与析构函数中。因为构造函数的目的是初始化域值,因此它必须更改对象,析构函数同理

      6.2 常量引用参数

      本例中,一个myObj类型的对象obj通过引用传入函数verifyObjectCorrectness。为安全起见,使用了const关键字来确保函数verifyObjectCorrectness不会改变对象obj所引用的对象的状态。此外,通过声明参数常量,函数的使用者可以确保他们的对象         不会被改变,也不必担心在调用函数时带来副作用。以下代码试图对声明为常量引用的形参进行修改,从而不会通过编译!

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Test
    {
    public:
        void f(const int& arg);
    private:
        int value; 
    };
      
    void Test::f(const int& arg) {
        arg=10; //试图修改arg的值,此行将引起编译器错误 //error C2166: l-value specifies const object
        cout<<"arg="<<arg<<endl; 
        value=20;
    }  
    
    void main()
    {
      int i=7;
      Test test;
      test.f(i);
      cout<<"i="<<i<<endl; 
    }
    

      6.3 常量引用返回值

      如果你想从常量方法(函数)中通过引用返回this对象的一个成员, 你应该使用常量引用来返回它,即const X&
      也就是说你想通过引用返回的东西如果从逻辑上来讲是this对象的一部分(与它是否在物理上嵌入在this对象中无关),那么常量方法需要通过常量引用或者通过值来返回,而不能通过非常量引用返回

    class Person {
    public:
        const string& name_good() const; // Right: the caller can't change the name
        string& name_evil() const;       // Wrong: the caller can change the name
        .
    };
    
    void myCode(const Person& p) // You're promising not to change the Person object
    {
        p.name_evil() = "Igor";  // but you changed it anyway!!
    }
    

      

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