C++核心指导原则: 常量和不可变性

C++ Core Guidelines 整理目录

1. 哲学部分
2. 接口(Interface)部分
3. 函数部分
4. 类和类层次结构部分
5. 枚举部分
6. 资源管理部分
7. 表达式和语句部分
8. 性能部分
9. 并发和并行
10. 错误处理
11. 常量和不可变性
12. 泛型编程
13. 源文件
14. 命名和布局建议
15. 标准库
16. 其他规则

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常量和不可变性

Con.1: By default, make objects immutable

• 翻译: 默认情况下, 使对象不可变.

• 原因: 不可变对象有助于提高代码的安全性和可读性, 减少错误和并发问题.

• 示例:

  for (const int i : c) cout << i << '\n';    // 只读的情况建议用 const
  
  for (int i : c) cout << i << '\n';          // BAD
  

• 例外:

  • 如果一个变量的角色是返回值, 并且拷贝的代价比较大, 那么就不要加const修饰, 因为这会引起不必要的拷贝.

    std::vector<int> fun() {
      std::vector<int> result{}; /* 返回值不要加const */
      return result;
    }
    

  • 函数的入参如果是值(不是引用)通常来说很少会被修改, 也很少会被定义为const.

    void fun(const int i) { /*...*/ } // 通常而言没有必要设置为const
    

Con.2: By default, make member functions const

• 翻译: 默认情况下, 使成员函数为 const.

• 原因: const 成员函数保证不会修改对象的状态, 有助于维护数据的一致性和安全性.

• 示例:

  class Point {
      int x, y;
  public:
      int getx() { return x; } // 应该加上 const
      // ...
  };
  
  void f(const Point& pt)
  {
      int x = pt.getx(); // 错误, 因为常量对象不能调用非 `const` 成员函数
  }
  

Con.3: By default, pass pointers and references to consts

• 翻译: 默认情况下, 传递指向常量的指针和引用.

• 原因: 这样可以避免无意中修改数据, 确保数据的完整性和程序的稳定性.

• 示例:

  void f(char* p);        // 默认f是会修改*p的
  void g(const char* p);  // g不会修改*p
  

Con.4: Use const to define objects with values that do not change after construction

• 翻译: 使用 const 定义在构造后值不改变的对象.
• 原因: const 对象明确表示其状态在构造后不会改变, 有助于提高代码的清晰度和可维护性.
• 示例:

void f()
{
    int x = 7; // 默认 x 是可变的
    const int y = 9; // y 是常量, 不会被修改

    for (;;) {
        /* ... */
    }
    // ...
}

Con.5: Use constexpr for values that can be computed at compile time

• 翻译: 对可以在编译时计算的值使用 constexpr.
• 原因: constexpr 允许某些计算提前到编译阶段进行, 可能提升程序性能, 并且有助于优化编译器的代码生成.

constexpr double f(int x) { /* ... */ }

double x = f(2);            // 运行时计算
const double y = f(2);      // 运行时计算
constexpr double z = f(2);  // 编译时计算

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