条款3:尽可能使用const
简单来说,当我们希望某个值(这个值,可以是变量,成员函数等等)不能被改变时,就应该为该值声明为const类型,告诉编译器同时也告诉我们自己,这个值后续不能被改变,防止后续误操作,从而导致结果与预期违背。比如,我们定义一个圆周率Pi,Pi等于3.14,这是一个不争的事实,这时就需要为Pi变量加上const限定,防止我们写出这样的代码:
double Pi = 3.14; //正确:const double Pi = 3.14; int main() { int val = 1; if (Pi = val) { cout << "Pi: " << Pi << endl; } return 0; }
在将Pi与某个变量进行对比时,不小心将==
写成了=
,导致修改了Pi的值,而将Pi声明为const,在一些编译器的静态语法检测时期就能帮我们检查出这种错误。
同样,当我们定义一种自己的类型时,也需要在合适的地方使用const,比如,定义一个MyInt类型:
class MyInt { public: MyInt() {} MyInt(int val) { this->val = val; } friend ostream& operator<<(ostream &out, const MyInt &myInt); friend MyInt operator*(const MyInt &myInt1, const MyInt &myInt2); bool operator==(const MyInt &myInt) const { return this->val == myInt.val; } bool operator=(const MyInt &myInt) { this->val = myInt.val; //这里认为赋值总是正确的 return true; } private: int val; }; ostream& operator<<(ostream &out, const MyInt &myInt) { out << myInt.val; return out; } MyInt operator*(const MyInt &myInt1, const MyInt &myInt2) { return MyInt(myInt1.val * myInt2.val); } int main() { MyInt myInt1(100); MyInt myInt2(10); MyInt myInt3(10); if ((myInt2 * myInt3) = myInt1) { cout << "==" << endl; } else { cout << "!=" << endl; } return 0; }
上面这段程序虽然可以通过编译,但事与愿违,我们本来是要比较myInt2 * myInt3
是否等于myInt1
,不小心将==
写成了=
,结果他们总是相等的,因此,在重载*
时,需要给返回值加上const(因为*
计算结果是一个常量,尝试对常量赋值总是错误的,即使是自定义类型):
friend const MyInt operator*(const MyInt &myInt1, const MyInt &myInt2); const MyInt operator*(const MyInt &myInt1, const MyInt &myInt2) { return MyInt(myInt1.val * myInt2.val); }
这时再进行赋值,编译器就会提示我们,是不是要进行比较运算,而不是赋值运算。
const也可以用来限定指针自身或指针所指物,比如这样一段程序:
char buf[] = "hello"; char other[] = "other"; int main() { char* p = buf; p[0] = 'a'; printf("%s\n", p); p = other; printf("%s\n", p); return 0; }
在p指针没有被修饰为const类型之前,我们可以随意改变指针所指物,以及指针指向。
当我们不想让指针所指物改变时就应该在*
前面加上const限定:
const char* p = buf;
当我们不想让指针指向改变时就应该在*
后面加上const限定:
char* const p = buf;
const char *p = buf; 和 char const *p = buf;等价。因此只需要记const和*的相对位置即可,与类型无关。
const也可以作用于成员函数,并且,一个函数如果只是常量性不同,是可以被重载的:
class Demo { public: Demo() { } void output() { cout << "non-const output" << endl; } void output() const { cout << "const ouput" << endl; } }; int main() { Demo non_const_demo; const Demo const_demo; non_const_demo.output(); const_demo.output(); return 0; }
上述程序,const类型的对象调用const类型的ouput,非const类型对象调用非const类型的ouput。需要注意的是:非const类型对象可以调用const类型的函数,而const类型对象不能调用非const类型的函数。
const又分为数据意义上的const和逻辑意义上的const。
数据意义上 的const是指如果一个成员函数已经声明为const,这时当在该函数内企图修改成员变量(static除外)时,被认为是非法的。也就是说,编译器在进行检查时,只会检查是否存在修改成员变量的赋值动作。但该函数是否真正是const的,编译器并不知道,比如:
class Demo { public: Demo(char *p) { this->p = p; } char& operator[](int pos) const { return p[pos]; } void output() const { printf("%s\n", p); } private: char *p; }; int main() { char buf[] = "hello"; const Demo demo(buf); demo.output(); demo[0] = 'a'; demo.output(); return 0; }
重载[]
运算符,函数被const限定,意指该函数不会修改类的成员变量,但事实上,我们还是将其修改了,因为它返回了引用。这就是数据意义上的const,虽说编译器没报错,但并不是真正意义上的const函数。
而逻辑意义上的const,是指一个const成员函数可以修改它所处理的对象内的某些bits,但只有在客户端侦测不出的情况下才得如此。这其实也就是说该成员函数对外表现是const,而函数内部可能会修改成员变量。
具体,通过关键词mutable
,mutable
修饰的成员变量是可以在const成员函数内部修改的。
class Demo { public: Demo() {} void func() const { val = 5; } private: mutable int val; };
逻辑意义上的const,更多的是人为控制的,比如,一个成员函数被限定为const,对于使用者而言,放心大胆的使用即可,无需关注函数内部是否修改了成员变量,即使修改了,也应当是设计如此。
在写程序时应该使用逻辑意义上的常量性。
之前提到,非const类型可以调用const类型的成员函数,因此,在实现const和非const类型的两个版本时,可以通过非const类型调用const的方式减少代码重复。
来看一下书中的例子:
class TextBlock { public: const char& operator[](std::size_t position) const { return text[position]; } char& operator[](std::size_t position) { return const_cast<char &>(static_cast<const TextBlock&>(*this)[position]); } private: char *text; };
这里重载了const版本和非const版本的[]
,非const版本调用const版本的逻辑处理部分。其中涉及两次转型动作,第一次,非const类型的对象需要转为const,从而调用const类型的[]
,第二次,const类型的返回结果,需要通过const_cast
来移除const限定。