1. 程式人生 > >C++ const 引數 成員函式 規則

C++ const 引數 成員函式 規則

      看到const 關鍵字,C++程式設計師首先想到的可能是const 常量。這可不是良好的條件反射。如果只知道用const 定義常量,那麼相當於把火藥僅用於製作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修飾函式的引數、返回值,甚至函式的定義體。

const 是constant 的縮寫,“恆定不變”的意思。被const 修飾的東西都受到強制保護,可以預防意外的變動,能提高程式的健壯性。所以很多C++程式設計書籍建議:“Use const whenever you need”。

1.用const 修飾函式的引數

     如果引數作輸出用,不論它是什麼資料型別,也不論它採用“指標傳遞”還是“引用傳遞”,都不能加const 修飾,否則該引數將失去輸出功能。const 只能修飾輸入引數:

如果輸入引數採用“指標傳遞”,那麼加const 修飾可以防止意外地改動該指標,起到保護作用。

例如StringCopy 函式:

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource 是輸入引數,strDestination 是輸出引數。給strSource 加上const修飾後,如果函式體內的語句試圖改動strSource 的內容,編譯器將指出錯誤。

如果輸入引數採用“值傳遞”,由於函式將自動產生臨時變數用於複製該引數,該輸入引數本來就無需保護,所以不要加const 修飾。

例如不要將函式void Func1(int x) 寫成void Func1(const int x)。同理不要將函式void Func2(A a) 寫成void Func2(const A a)。其中A 為使用者自定義的資料型別。

對於非內部資料型別的引數而言,象void Func(A a) 這樣宣告的函式註定效率比較底。因為函式體內將產生A 型別的臨時物件用於複製引數a,而臨時物件的構造、複製、析構過程都將消耗時間。

為了提高效率,可以將函式宣告改為void Func(A &a),因為“引用傳遞”僅借用一下引數的別名而已,不需要產生臨時物件。但是函式void Func(A &a) 存在一個缺點:

“引用傳遞”有可能改變引數a,這是我們不期望的。解決這個問題很容易,加const修飾即可,因此函式最終成為void Func(const A &a)。

以此類推,是否應將void Func(int x) 改寫為void Func(const int &x),以便提高效率?完全沒有必要,因為內部資料型別的引數不存在構造、析構的過程,而複製也非常快,“值傳遞”和“引用傳遞”的效率幾乎相當。

問題是如此的纏綿,我只好將“const &”修飾輸入引數的用法總結一下。

對於非內部資料型別的輸入引數,應該將“值傳遞”的方式改為“const 引用傳遞”,目的是提高效率。例如將void Func(A a) 改為void Func(const A &a)。

對於內部資料型別的輸入引數,不要將“值傳遞”的方式改為“const 引用傳遞”。否則既達不到提高效率的目的,又降低了函式的可理解性。例如void Func(int x) 不應該改為void Func(const int &x)。

2 用const 修飾函式的返回值 如果給以“指標傳遞”方式的函式返回值加const 修飾,那麼函式返回值(即指標)的內容不能被修改,該返回值只能被賦給加const 修飾的同類型指標。例如函式
const char * GetString(void);
如下語句將出現編譯錯誤:
char *str = GetString();
正確的用法是
const char *str = GetString();
如果函式返回值採用“值傳遞方式”,由於函式會把返回值複製到外部臨時的儲存單元中,加const 修飾沒有任何價值。
例如不要把函式int GetInt(void) 寫成const int GetInt(void)。
同理不要把函式A GetA(void) 寫成const A GetA(void),其中A 為使用者自定義的資料型別。
如果返回值不是內部資料型別,將函式A GetA(void) 改寫為const A & GetA(void)的確能提高效率。但此時千萬千萬要小心,一定要搞清楚函式究竟是想返回一個物件的“拷貝”還是僅返回“別名”就可以了,否則程式會出錯。
函式返回值採用“引用傳遞”的場合並不多,這種方式一般只出現在類的賦值函式中,目的是為了實現鏈式表達。

例如:
class A
{
A & operate = (const A &other); // 賦值函式
};
A a, b, c; // a, b, c 為A 的物件

a = b = c; // 正常的鏈式賦值
(a = b) = c; // 不正常的鏈式賦值,但合法
如果將賦值函式的返回值加const 修飾,那麼該返回值的內容不允許被改動。上例中,語句 a = b = c 仍然正確,但是語句 (a = b) = c 則是非法的。

3 const 成員函式(const的作用:說明其不會修改資料成員) 任何不會修改資料成員的函式都應該宣告為const 型別。如果在編寫const 成員函式時,不慎修改了資料成員,或者呼叫了其它非const 成員函式,編譯器將指出錯誤,這無疑會提高程式的健壯性。以下程式中,類stack 的成員函式GetCount 僅用於計數,從邏輯上講GetCount 應當為const 函式。編譯器將指出GetCount 函式中的錯誤。
class Stack
{
public:
void Push(int elem);
int Pop(void);
int GetCount(void) const; // const 成員函式
private:
int m_num;
int m_data[100];
};
int Stack::GetCount(void) const
{
++ m_num; // 編譯錯誤,企圖修改資料成員m_num
Pop(); // 編譯錯誤,企圖呼叫非const 函式
return m_num;
}
const 成員函式的宣告看起來怪怪的:const 關鍵字只能放在函式宣告的尾部,大概是因為其它地方都已經被佔用了。
關於Const函式的幾點規則:

a. const物件只能訪問const成員函式,而非const物件可以訪問任意的成員函式,包括const成員函式.
b. const物件的成員是不可修改的,然而const物件通過指標維護的物件卻是可以修改的.
c. const成員函式不可以修改物件的資料,不管物件是否具有const性質.它在編譯時,以是否修改成員資料為依據,進行檢查.
e. 然而加上mutable修飾符的資料成員,對於任何情況下通過任何手段都可修改,自然此時的const成員函式是可以修改它的

//*********************************************************

看C++教材的時候,對於const function以為有了很正確的理解,但到使用時才知道,實踐出真知!
const 函式只能呼叫 const 函式,即使某個函式本質上沒有修改任何資料,但沒有宣告為const,也是不能被const函式呼叫的。

對於這樣的const function,關鍵詞const到底影響了什麼?下面用例子來說明。

//
class my {
public:
  // ...
  string& operator[](const string& s) const
  { return table[s]; }
private:
  map<string, string> table;
};

上述過載的下標運算函式能否通過編譯呢?不能(在mingw32 gcc3.4上)通過。給出瞭如下的錯誤提示:
passing `const std::map<std::string, std::string, std::less<std::string>, std::allocator<std::pair<const std::string, std::string> > >'
as `this' argument of `_Tp& std::map<_Key, _Tp, _Compare, _Alloc>::operator[](const _Key&) [with _Key = std::string, _Tp = std::string, _Compare = std::less<std::string>, _Alloc = std::allocator<std::pair<const std::string, std::string> >]' discards qualifiers
錯誤原因就在於,當本過載函式宣告為const後,就只能呼叫其他的同樣也宣告為const的函式;而table[s]實際上呼叫的是map的下標過載運算函式,該函式並沒有宣告為const。所以去掉本函式的const宣告,就可以順利通過編譯了。

下面再用一個小例子驗證一下吧。
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
A(int n) { num = n; }

void incr() { num += 5; }

void disp() const
{ cout << num ; }

int times(int m)
{ return num * m; }

int f() const
{
  incr();//passing `const A' as `this' argument of `void A::incr()' discards qualifiers
  disp();// ok
  times(2);//passing `const A' as `this' argument of `int A::times(int)' discards qualifiers
  return num;
}

private: int num;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    A a(5);
    a.f();
    system("PAUSE");
    return EXIT_SUCCESS;
}

const 函式只能呼叫 const 函式,即使某個函式本質上沒有修改任何資料,但沒有宣告為const,也是不能被const函式呼叫的。

///********************************************************************

為何const引用不能呼叫自己的非const方法和其它?

我在實現自定義的DateTime類時有這個問題:
bool DateTime::earlier(const DateTime &dt){
        if(!isvalid())        return true;
        if(!dt.isvalid())        return false;
isvalid是DateTime自己的方法。但第二個判斷會出錯,提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"
為何這裡會報這個錯誤有點不大明白。難道這種傳進本類引用的方法就不能使用const引數,或只能呼叫const方法?

另外還有,我在過載==時也有問題:
inline bool operator ==(const DateTime& );

它的實現是:
inline bool operator ==(const DateTime& _dt){
        return !earlier(_dt) && !_dt.earlier(*this);
}
這就報引數數量不符(Wrong number of parameters for "operator<="
)。方法定義的格式我是參照c++ primar裡的,作者在定義時就只寫引數型別沒寫形參名稱(寫了一樣報錯)。不知錯在哪裡?之前寫的+,-過載都不報這個錯。
 

---但第二個判斷會出錯,提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"

每個非static非const成員函式都有一個隱含的this指標,是非const型的,不能接受const型實參;在你的函式裡,dt是const DateTime &型的,dt.isvalid()相當於將const物件傳給非const的this指標,所以出錯。
如果isvalid不改變物件狀態,可以將earlier成員函式定義為const型。

如果用const來修飾函式,那麼函式一定是類的成員函式。

const 型別的成員函式不能返回非const型別的引用

這句話的意思是如果你的成員函式是const型別的,並且要求返回值是類的非cosnt或者非mutable成員變數,返回型別是引用,那麼這是錯誤的。

class Test
{
public :
int & GetValue()const;
private:
int value;
};
int &Test::GetValue() const
{
return value;  //value此時具有const屬性,與返回值型別int &的非const屬性不匹配
}

這樣的程式碼在vs2003中提示的錯誤:error C2440: “return” : 無法從“const int”轉換為“int &”。

在const函式中傳遞this的時候把this變成了const T* const this(個人理解),所以一個非const的引用指向一個const型別的變數,就會error。

可以這樣改,

1.把int value 改成mutable int value. mutable修飾的變數使之在const函式中可以被改變的。

2.return value 改成。 return const_cast<int &>(value)。const_cast去掉了const性質。

3.把函式寫成const int &Test::GetValue() const ,.這樣做的目的是使引用的變數也是const型別的,就相當於const int & b 。

4.把引用去掉,寫成返回值型別的。

5.把函式後面的const去掉。

6.返回值不是類的成員變數。

int &Test::GetValue() const
{
int temp = value;
return temp;
}