c++ 类的常量成员函数

在 C++ 中，类的成员函数末尾加上 const 关键字表示该函数是一个 常量成员函数。它的作用是告诉编译器：这个函数不会修改调用它的对象的状态（即不会修改对象的成员变量）。这种函数可以在 const 对象上调用，而非 const 成员函数则不能。

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const 成员函数的作用

1. 保证对象状态不被修改：

   • const 成员函数不能修改对象的成员变量（除非成员变量被声明为 mutable）。
   • 如果尝试在 const 成员函数中修改成员变量，编译器会报错。

2. 支持 const 对象调用：

   • const 对象只能调用 const 成员函数。
   • 非 const 成员函数不能在 const 对象上调用。

3. 提高代码的可读性和安全性：

   • 明确表示该函数不会修改对象的状态。
   • 避免意外修改对象的状态。

4. 支持基于 const 的函数重载：

   • 可以同时定义 const 和非 const 版本的成员函数，编译器会根据对象的常量性选择调用哪个版本。

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示例代码

以下是一个简单的示例，展示了 const 成员函数的使用：

#include <iostream>
#include <string>

class MyClass {
private:
    std::string data;

public:
    MyClass(const std::string& str) : data(str) {}

    // 非 const 成员函数：可以修改对象的状态
    void setData(const std::string& str) {
        data = str;
    }

    // const 成员函数：不能修改对象的状态
    std::string getData() const {
        return data;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    const MyClass obj2("World");

    // 非 const 对象可以调用非 const 和 const 成员函数
    obj1.setData("Hello C++");
    std::cout << "obj1 data: " << obj1.getData() << std::endl;

    // const 对象只能调用 const 成员函数
    // obj2.setData("World C++"); // 错误：不能调用非 const 成员函数
    std::cout << "obj2 data: " << obj2.getData() << std::endl;

    return 0;
}

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输出结果

obj1 data: Hello C++
obj2 data: World

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代码解析

1. setData 函数：

   • 这是一个非 const 成员函数，可以修改对象的成员变量 data。
   • 只能在非 const 对象上调用。

2. getData 函数：

   • 这是一个 const 成员函数，不能修改对象的成员变量。
   • 可以在 const 和非 const 对象上调用。

3. const 对象 obj2：

   • 由于 obj2 是 const 对象，只能调用 const 成员函数（如 getData）。
   • 如果尝试调用非 const 成员函数（如 setData），编译器会报错。

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const 成员函数的规则

1. 不能修改成员变量：

   • 在 const 成员函数中，不能修改类的成员变量（除非成员变量被声明为 mutable）。
   • 例如：

     class MyClass {
     private:
         mutable int counter; // mutable 成员变量可以在 const 成员函数中修改
     public:
         void increment() const {
             counter++; // 允许修改 mutable 成员变量
         }
     };
     

2. 不能调用非 const 成员函数：

   • 在 const 成员函数中，只能调用其他 const 成员函数。
   • 例如：

     class MyClass {
     public:
         void nonConstFunc() {
             // 非 const 成员函数
         }
         void constFunc() const {
             // nonConstFunc(); // 错误：不能调用非 const 成员函数
         }
     };
     

3. 支持函数重载：

   • 可以同时定义 const 和非 const 版本的成员函数，编译器会根据对象的常量性选择调用哪个版本。
   • 例如：

     class MyClass {
     public:
         void func() {
             std::cout << "Non-const func" << std::endl;
         }
         void func() const {
             std::cout << "Const func" << std::endl;
         }
     };
     

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使用场景

1. 只读操作：

   • 对于不修改对象状态的函数（如 getter 函数），应该声明为 const。

2. const 对象：

   • 当需要定义 const 对象时，必须提供 const 成员函数以供调用。

3. 提高代码安全性：

   • 明确函数的语义，避免意外修改对象状态。

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总结

在类的成员函数末尾加上 const 关键字，表示该函数不会修改对象的状态。这种函数可以在 const 对象上调用，同时也可以提高代码的可读性和安全性。合理使用 const 成员函数是编写高质量 C++ 代码的重要实践之一。