const 的作用

转自:http://blog.youkuaiyun.com/whyglinux/article/details/602329 

const限定类的成员函数

类的成员函数后面加 const,表明这个函数不会对这个类对象的数据成员(准确地说是非静态数据成员)作任何改变。

在设计类的时候,一个原则就是对于不改变数据成员的成员函数都要在后面加 const,而对于改变数据成员的成员函数不能加 const。所以 const 关键字对成员函数的行为作了更加明确的限定:有 const 修饰的成员函数(指 const 放在函数参数表的后面,而不是在函数前面或者参数表内),只能读取数据成员,不能改变数据成员;没有 const 修饰的成员函数,对数据成员则是可读可写的。

除此之外,在类的成员函数后面加 const 还有什么好处呢?那就是常量(即 const)对象可以调用 const 成员函数,而不能调用非const修饰的函数。正如非const类型的数据可以给const类型的变量赋值一样,反之则不成立。

请看下面一个完整的例子,然后我再作一些说明。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student {
public:
  Student() {}
  Student( const string& nm, int sc = 0 )
    : name( nm ), score( sc ) {}

  void set_student( const string& nm, int sc = 0 )
  {
    name = nm;
    score = sc;
  }

  const string& get_name() const
  {
    return name;
  }

  int get_score() const
  {
    return score;
  }

private:
  string name;
  int score;
};

// output student's name and score
void output_student( const Student& student )
{
  cout << student.get_name() << "/t";
  cout << student.get_score() << endl;
}

int main()
{
  Student stu( "Wang", 85 );
  output_student( stu );
}
设 计了一个类 Student,数据成员有 name 和 score,有两个构造函数,有一个设置成员数据函数 set_student(),各有一个取得 name 和 score 的函数 get_name() 和 get_score()。请注意 get_name() 和 get_score() 后面都加了 const,而 set_student() 后面没有(也不能有const)。

首先说一点题外话,为什么 get_name() 前面也加 const。如果没有前后两个 const 的话,get_name() 返回的是对私有数据成员 name 的引用,所以通过这个引用可以改变私有成员 name 的值,如

  Student stu( "Wang", 85 );
  stu.get_name() = "Li";
即把 name 由原来的 "Wang" 变成了 "Li",而这不是我们希望的发生的。所以在 get_name() 前面加 const 避免这种情况的发生。

那么,get_name() 和 get_score() 这两个后面应该加 const的成员函数,如果没有 const 修饰的话可不可以呢?回答是可以!但是这样做的代价是:const对象将不能再调用这两个非const成员函数了。如

const string& get_name(); // 这两个函数都应该设成 const 型
int get_score();
void output_student( const Student& student )
{
  cout << student.get_name() << "/t"; // 如果 get_name() 和 get_score() 是非const成员函数,这一句和下一句调用是错误的
  cout << student.get_score() << endl;
}
由 于参数student表示的是一个对const Student型对象的引用,所以 student 不能调用非const成员函数如 set_student()。如果 get_name() 和 get_score() 成员函数也变成非const型,那么上面的 student.get_name() 和 student.get_score() 的使用就是非法的,这样就会给我们处理问题造成困难。

因此,我们没有理由反对使用const,该加const时就应该加上const,这样使成员函数除了非const的对象之外,const对象也能够调用它。
在编程中,尤其是C和C++语言中,`const`关键字扮演着至关重要的角色。它主要用于声明常量,即那些一旦初始化后其值就不能被修改的变量。然而,`const`的功能远不止于此,它还可以用于修饰指针、函数参数、返回值以及类的成员变量和成员函数等,从而增强程序的安全性和可维护性。 ### 修饰普通变量 当`const`用来修饰普通变量时,该变量就成为了常量,其值不能被改变。例如: ```cpp const int N = 100; ``` 这里,`N`被定义为一个整型常量,其值为100,尝试修改`N`的值会导致编译错误[^2]。 ### 修饰指针 `const`可以修饰指针本身或者指针所指向的数据,这取决于`const`的位置。例如: - `const int *p` 表示`p`指向的数据是常量,不能通过`p`来修改数据。 - `int * const p` 表示指针`p`本身是常量,不能改变`p`指向的地址。 - `const int * const p` 则表示`p`既是常量指针,也指向常量数据[^1]。 ### 修饰数组 当`const`用于数组时,数组的每个元素都被视为常量,不能被单独修改。例如: ```cpp const int a[5] = {1,2,3,4,5}; ``` 在这个例子中,数组`a`的每个元素都是常量,任何试图修改这些元素的操作都会导致编译错误[^2]。 ### 修饰函数形参 当`const`用于函数的形参时,它可以保证传入函数的参数不会被函数内部修改。这对于传递大对象或避免不必要的副作用非常有用。例如: ```cpp void print(const char* message); ``` 这里的`message`参数被声明为`const`,意味着在`print`函数内部,`message`所指向的内容不会被修改。 ### 修饰函数返回值 `const`也可以用于函数返回值,表明返回值是不可变的。这种用法通常用于返回类类型的对象,以防止用户对返回的对象进行修改。例如: ```cpp const int getConstValue(); ``` 此函数返回一个`int`类型的常量,调用者不能修改返回的值[^2]。 ### 修饰成员变量 在类中,`const`成员变量必须在构造函数的初始化列表中进行初始化,并且之后不能被修改。这样的成员变量对于所有类的实例来说都是相同的,除非它们是静态的。例如: ```cpp class MyClass { public: MyClass(int val) : myConstVal(val) {} private: const int myConstVal; }; ``` 在这个例子中,`myConstVal`是一个`const`成员变量,它在构造函数的初始化列表中被初始化[^1]。 ### 修饰成员函数 最后,`const`还可以用于成员函数,表明这个函数不会修改类的任何成员变量(除了那些被`mutable`关键字修饰的)。这样的函数可以在常量对象上调用。例如: ```cpp class MyClass { public: void doSomething() const; private: mutable int cache; // 可以在const成员函数中修改 }; ``` `doSomething`是一个`const`成员函数,它不能修改`MyClass`的任何非`mutable`成员变量。 通过合理使用`const`关键字,开发者能够编写出更加健壮、安全和易于维护的代码。它不仅有助于编译器优化代码,还能帮助开发者避免意外修改数据,从而减少错误。
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