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:“Uconst 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
如果传入参数采用指针传递,使用const修饰可以防止以外的改动该指针,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。
如果传入参数采用值传递,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就不需要保护,所以不需要加 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。
如果传入参数采用类传递,
由于直接使用值传递的方式,会让程序执行时,处理器所进行临时类对象的构造、复制、析构。会消耗时间。
所以我们建议使用 const 修饰的类引用来设置形参,这样不但节省时间提升了效率,还可以防止函数内部对形参内容的修改。
但是注意:对于C++而言,他的内部基础类型是原子类型,不涉及构造析构,也就不需要因考虑节省这部分时间而做出修改让它进行const 引用的方式去处理。
唯一的使用原因应当是:节省了拷贝的内存四字节资源。(但这点资源在如今的设备上可以忽略了)
const 的修饰输入参数的用法总结:
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)。
11.1.2 用 const 修饰函数的返回值
如果函数的返回值是指针类型 ,对他添加的const修饰,让承接返回值的变量对象也必须是const,并且必须是同类型的
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();
如果函数的返回值类型是 值传递 ,
因为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”。
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。
【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。
【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。
【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。
【规则 11-2-4】先优化数据结构和算法,再优化执行代码。
【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。
【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。
11.3 一些有益的建议
【建议 11-3-1】当心那些视觉上不易分辨的操作符发生书写错误。我们经常会把“==”误写成“=”,象“||”、“&&”、“<=”、“>=”这类符号也很容易发生“丢 1”失误。然而编译器却不一定能自动指出这类错误。
【建议 11-3-2】变量(指针、数组)被创建之后应当及时把它们初始化,以防止把未被初始化的变量当成右值使用。
【建议 11-3-3】当心变量的初值、缺省值错误,或者精度不够。
【建议 11-3-4】当心数据类型转换发生错误。尽量使用显式的数据类型转换(让人们知道发生了什么事),避免让编译器轻悄悄地进行隐式的数据类型转换。
【建议 11-3-5】当心变量发生上溢或下溢,数组的下标越界。
【建议 11-3-6】当心忘记编写错误处理程序,当心错误处理程序本身有误。
【建议 11-3-7】当心文件 I/O 有错误。
【建议 11-3-8】避免编写技巧性很高代码。
【建议 11-3-9】不要设计面面俱到、非常灵活的数据结构。
【建议 11-3-10】如果原有的代码质量比较好,尽量复用它。但是不要修补很差劲的代码,应当重新编写。
【建议 11-3-11】尽量使用标准库函数,不要“发明”已经存在的库函数。
【建议 11-3-12】尽量不要使用与具体硬件或软件环境关系密切的变量。
【建议 11-3-13】把编译器的选择项设置为最严格状态。
【建议 11-3-14】如果可能的话,使用 PC-Lint、LogiScope 等工具进行代码审查。
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