《 高质量C++编程指南 》学习重点十一

第十一章 其他编程经验

11.1  使用 const 提高函数的健壮性

看到 const 关键字， C++ 程序员首先想到的可能是 const 常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用 const 定义常量，那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。 const 更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。

const 是 constant 的缩写，“恒定不变”的意思。 被 const 修饰的东西都受到强制保护，可以预 防意外的变动，能提高程序的健壮性。所以很多 C++ 程序设计书籍建议：“ Use const whenever you need ”。

 

11.1.1  用const 修饰函数的参数

如果参数作输出用，不 论它是什么数据类型，也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”，都不能加const 修饰，否则该 参数将失去输出功能。

const 只能修饰输入参数：

u        如果输入参数采用“指针传递”，那么加const 修 饰可以防止意外地改动该指针，起到保护作用。

例如StringCopy 函数：

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

其中strSource 是 输入参数，strDestination 是输出参数。给strSource 加 上const 修饰后，如 果函数体内的语句试图改动strSource 的内容 ，编译器将指出错误。

 

u        如果输入参数采用 “值传递”， 由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该 输入参数本来就无需保护，所以不要加const 修饰。

例如不要将函数void Func1(int x)  写 成void Func1(const int x) 。同理不要将函数void Func2(A a)  写成void Func2(const A a) 。其中A 为用户自定义的数据类型。

 

u        对 于非内部数据类型的参数而言，象void Func(A a)  这样声明的函数注定效率比较底。 因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a ，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率，可以将 函数声明改为void Func(A &a) ，因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而 已，不需要产生临时对象。 但是函数void Func(A &a)  存在一 个缺点：“引用传递”有可能改变参数a ， 这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const 修饰即可，因此函数最终成为void Func(const A &a) 。

以此类推，是否应将void Func(int x)  改 写为void Func(const int &x) ，以便提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用 传递”的效率几乎相当。

     问题是如此的缠绵，我只好将“const & ” 修饰输入参数的用法总结一下，如表11-1-1 所示。

 

对于非内部数据类型 的输入参数，应该将“值传递”的方式改为“ const 引用传递 ”， 目的是提高效率。 例如将 void Func(A a)  改为 void Func( const A &a ) 。

对于内部数据类型的输入参数，不要将“值传递”的方式改为“ const 引 用传递”。否则既达不到提高效率的目的，又降低了函数的可理解性。例如 void Func(int x)  不 应该改为 void Func(const int &x) 。

表11-1-1  “const & ”修饰输入参数的规则

 

11.1.2  用const 修饰函数的返回值

u        如果给以“指针传 递”方式的函数返回值加const 修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能 被赋给加const 修饰的同类型指针。

例如函数

        const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误：

        char *str = GetString();

正确的用法是

         const char *str = GetString();

 

u        如 果函数返回值采用“值传递方式”，由于函数会把返回值复制到外部临时的存储 单元中，加const 修饰没有任何价值。

     例如不要把函数int GetInt(void)  写 成const int GetInt(void) 。

     同理不要把函数A GetA(void)  写 成const A GetA(void) ，其中A 为 用户自定义的数据类型。

     如果返回值不是内部 数据类型， 将函数A GetA(void)  改写为const A & GetA(void) 的 确能提高效率。 但此时千万千万要小心，一定要搞清楚函数究竟 是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了，否则程序会出错。 见6.2 节 “返回值的规则”。

 

u        函数返回值采用“引用传递”的场合并不多，这种方式一般只出现在类的赋值函数中，目的 是为了实现链式表达。

例如

    class A

    {…

        A & operate = (const A &other); //  赋值函数

    };

    A a, b, c;      // a, b, c  为A 的对象

    …

    a = b = c;          //  正常的链式赋值

    (a = b) = c;        //  不正常的链式赋值，但合法

如果将赋值函数的返回值加const 修饰，那么该返回值的内容不允许被改动。上例中，语句  a = b = c 仍然正确，但是语句  (a = b) = c  则是非法的。

 

11.1.3 const 成员函数

     任何不会修改数据成 员的函数都应该声明为const 类型。 如果在编写const 成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其它非const 成 员函数，编译器将指出错误，这无疑会提高程序的健壮性。

以下程序中， 类 stack 的成员函数 GetCount 仅用于计数，从逻辑上讲 GetCount 应当为 const 函数。编译器将指出 GetCount 函数中的错误。

    class Stack

{

      public:

        void    Push(int elem);

        int     Pop(void);

        int     GetCount(void)   const ;  // const 成员函数

      private:

        int     m_num;

        int     m_data[100];

};

 

    int Stack::GetCount(void)  const

{
        ++ m_num;   //  编译错误，企图修改数据成员m_num

    Pop();      //  编译错误，企图调用非const 函数

    return m_num;

    }

    const 成员函数的声明看起来怪怪的：const 关键字只能放在函数声 明的尾部，大概是因为其它地方都已经被占用了。

 

11.2  提高程序的效率

程序的时间效率是指运行速度，空间效 率是指程序占用内存或者外存的状况。

全局效率是指站在整个系统的角度上考虑的 效率，局部效率是指站在模块或函数角度上考虑的效率。

 

l          【规则 11-2-1 】 不要一味地追求程序的效率，应当在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下，设法提高程序的效率。

 

l          【规则 11-2-2 】 以提高程序的全局效率为主，提高局部效率为辅。

 

l          【规则 11-2-3 】 在优化程序的效率时，应当先找出限制效率的“瓶颈”，不要在无关紧要之处优化。

 

l          【规则 11-2-4 】 先优化数据结构和算法，再优化执行代码。

 

l          【规则 11-2-5 】 有时候时间效率和空间效率可能对立，此时应当分析那个更重要，作出适当的折衷。例如多花费一些内存来提高性能。

 

l          【规则 11-2-6 】 不要追求紧凑的代码， 因为紧凑的代码并不能产生高效的机器码。