effective C++ 读后感（三）尽可能使用const_effective c++ compare less-优快云博客

三、尽可能使用const

再细心的程序员也会有犯错的时候。通过语言自身的机制来对程序产生约束，可以大大减少错误的发生。而如何利用这些机制就要看程序员的习惯了。

事实上，这些机制其实就是让编译器能更加准确地理解程序员的用意，这样当程序运行方式与程序员的真实用意不相符时，就可以提醒程序员“这个地方会不按要求执行，请修改一下”。

const就是一个很好的例子。它让编译器知道程序员定义的变量是不允许被更改的，编译器会强制实施这个约束。

我在前一篇文章里对const作了一些介绍。const在STL中也有用到，比如说迭代器，如果不想让迭代器指向不同的东本，可以定义它为const_iterator。

const还可以与函数返回值，参数和成员函数自身产生关联。

const与返回值关联和参数

将函数参与设定为const比较好理解，就是不希望在函数内部出现更改参数的行为。但为什么有时候还要将返回值也设定为const呢？我们来看下面的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex {
public:
	double real, imag;
	Complex(double r, double i): real(r), imag(i){}
	Complex operator+(const Complex &);
	bool operator==(const Complex &) const;
	operator void*();
};
Complex Complex::operator +(const Complex &c) {
	return Complex(this->real + c.real, this->imag + c.imag);
}
bool Complex::operator==(const Complex &c) const {
	return this->real == c.real && this->imag == c.imag;
}
Complex::operator void *() {
	return this;
}

int main() {
	Complex a(1, 2), b(2, 3), c(3, 4);
	if(a + b = c)
		cout << "a plus b equals to c" << endl;
	else
		cout << "a plus b does not equal to c" << endl;
}

在main函数中，本来是要判断虚数a + b与c是否相等，但由于少写了一个等号，所以程序运行结果成了：

a plus b equals to c

这显然是不对的。

这时我们就可以看出将返回值设为const的用处了，如果将+运算定义为：

const Complex operator+(const Complex &);

那么当要将c赋值给a+b的结果时，编译器会报错，这样我们就能很快发现问题了。

事实上，C++的内置类型就是这么做的，比如说如果a,b,c都是int型，a+b=c也会编译报错。将返回值设为const可以预防“没意思的赋值动作“

const 成员函数

类似于Java的final，C++中const对象只能调用const成员函数。上例中的==重载就是const成员函数。在const成员函数中不允许修改对象的属性。

当我们用STL的priority_queue时，需要重载<运算符，而且必须声明为const 成员函数。这是因为，priority_queue的定义为：

template <class T, class Container = vector<T>,
  class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;

其中用到了默认为less的比较类来比较大小。less定义如下：

template <class T> struct less {
  bool operator() (const T& x, const T& y) const {return x<y;}
  typedef T first_argument_type;
  typedef T second_argument_type;
  typedef bool result_type;
};

这是一个函数对象，其成员函数是const的，所以不允许x和y的值被改动。这就要求<运算也是const的。这也是一个很好的习惯。我们不希望在比较两个对象的过程改变对象的值。

两个成员函数如果只是常量性不同，可以被重载。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	void print() {
		cout << "this is print" << endl;
	}
	void print() const {
		cout << "this is const print" << endl;
	}
};
void test1(A a) {
	a.print();
}
void test2(const A a) {
	a.print();
}
int main() {
	A a;
	test1(a);
	test2(a);
	return 0;
}

输出结果为：

this is print
this is const print

当对象为const时，由于常量要求只能调用const成员函数，所以test2调用的是第二个print函数。而a不是常量，test1将调用第一个print().

C++如何保证常量性

C++使用的是bitwise constness（又称physical constness）来保证常量性的。也就是说const成员函数不能修改对象的任何一个bit，即不存在对成员属性的赋值操作（static成员变量除外）。

这样看似非常保险了，但其实bitwise constness有些时候达不到我们对const的要求。比如下面的例子：

#include <iostream>
using namespace std;

class MyString {
	char *s;
public:
	MyString(string a) {
		int len = a.length();
		s = new char[len + 1];
		for(int i=0; i<len; i++)
			s[i] = a[i];
		s[len] = '\0';
	}
	char &operator[](int position) const {
		return s[position];
	}
	void print() const {
		cout << s << endl;
	}
};

int main() {
	const MyString test("hello");
	test[0] = 'H';
	test.print();
	return 0;
}

因为test对象里只有一个指针，而[]运算符里也没有更改这个指针，所以符合bitwise constness。但结果是反直观的，因为我们将test声明为const是想让test内容不被改变。

这就引出了logical constness。这指的是一个const成员函数可以修改对象内的某些bits，但只有在客户端侦测不到的情况下才能如此（比如类似缓存结果），以下是书中的一个例子：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class CTextBlock {
	char *pText;
	mutable size_t textLength;
	mutable bool lengthIsValid;
public:
	size_t length() const;
};
size_t CTextBlock::length() const {
	if(!lengthIsValid) {
		lengthIsValid = true;
		textLength = strlen(pText);
	}
	return textLength;
}

mutable关键字可以解决bitwise constness的约束。上例实现了一个logical constness。

有时候可能希望一个const对象临时调用一个非const的方法，这时可以利用const_cast将const对象转成非const的，然后再利用static_cast将其转回到const。