1、什么是const?
常類型是指使用類型修飾符const說(shuō)明的類型,常類型的變量或?qū)ο蟮闹凳遣荒鼙桓碌摹#ó?dāng)然,我們可以偷梁換柱進(jìn)行更新:)
2、為什么引入const?
const 推出的初始目的,正是為了取代預(yù)編譯指令,消除它的缺點(diǎn),同時(shí)繼承它的優(yōu)點(diǎn)。
3、cons有什么主要的作用?
(1)可以定義const常量,具有不可變性。
例如:
const int Max=100;
int Array[Max];
(2)便于進(jìn)行類型檢查,使編譯器對(duì)處理內(nèi)容有更多了解,消除了一些隱患。
例如:
void f(const int i) { .........}
編譯器就會(huì)知道i是一個(gè)常量,不允許修改;
(3)可以避免意義模糊的數(shù)字出現(xiàn),同樣可以很方便地進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和修改。
同宏定義一樣,可以做到不變則已,一變都變!如(1)中,如果想修改Max的內(nèi)容,只需要:const int Max=you want;即可!
(4)可以保護(hù)被修飾的東西,防止意外的修改,增強(qiáng)程序的健壯性。
還是上面的例子,如果在函數(shù)體內(nèi)修改了i,編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò);
例如:
void f(const int i) { i=10;//error! }
(5) 為函數(shù)重載提供了一個(gè)參考。
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個(gè)函數(shù)
void f(int i) const {......} file://上一個(gè)函數(shù)的重載
......
};
(6) 可以節(jié)省空間,避免不必要的內(nèi)存分配。
例如:
#define PI 3.14159 file://常量宏
const doulbe Pi=3.14159; file://此時(shí)并未將Pi放入ROM中
......
double i=Pi; file://此時(shí)為Pi分配內(nèi)存,以后不再分配!
double I=PI; file://編譯期間進(jìn)行宏替換,分配內(nèi)存
double j=Pi; file://沒(méi)有內(nèi)存分配
double J=PI; file://再進(jìn)行宏替換,又一次分配內(nèi)存!
const定義常量從匯編的角度來(lái)看,只是給出了對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址,而不是象#define一樣給出的是立即數(shù),所以,const定義的常量在程序運(yùn)行過(guò)程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內(nèi)存中有若干個(gè)拷貝。
(7) 提高了效率。
編譯器通常不為普通const常量分配存儲(chǔ)空間,而是將它們保存在符號(hào)表中,這使得它成為一個(gè)編譯期間的常量,沒(méi)有了存儲(chǔ)與讀內(nèi)存的操作,使得它的效率也很高。
3、如何使用const?
(1)修飾一般常量
一般常量是指簡(jiǎn)單類型的常量。這種常量在定義時(shí),修飾符const可以用在類型說(shuō)明符前,也可以用在類型說(shuō)明符后。
例如:
int const x=2; 或 const int x=2;
(2)修飾常數(shù)組
定義或說(shuō)明一個(gè)常數(shù)組可采用如下格式:
int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
(3)修飾常對(duì)象
常對(duì)象是指對(duì)象常量,定義格式如下:
class A;
const A a;
A const a;
定義常對(duì)象時(shí),同樣要進(jìn)行初始化,并且該對(duì)象不能再被更新,修飾符const可以放在類名后面,也可以放在類名前面。
(4)修飾常指針
const int *A; file://const修飾指向的對(duì)象,A可變,A指向的對(duì)象不可變
int const *A; file://const修飾指向的對(duì)象,A可變,A指向的對(duì)象不可變
int *const A; file://const修飾指針A, A不可變,A指向的對(duì)象可變
const int *const A; file://指針A和A指向的對(duì)象都不可變
(5)修飾常引用
使用const修飾符也可以說(shuō)明引用,被說(shuō)明的引用為常引用,該引用所引用的對(duì)象不能被更新。其定義格式如下:
const double & v;
(6)修飾函數(shù)的常參數(shù)
const修飾符也可以修飾函數(shù)的傳遞參數(shù),格式如下:
void Fun(const int Var);
告訴編譯器Var在函數(shù)體中的無(wú)法改變,從而防止了使用者的一些無(wú)意的或錯(cuò)誤的修改。
(7)修飾函數(shù)的返回值:
const修飾符也可以修飾函數(shù)的返回值,是返回值不可被改變,格式如下:
const int Fun1();
const MyClass Fun2();
(8)修飾類的成員函數(shù):
const修飾符也可以修飾類的成員函數(shù),格式如下:
class ClassName
{
public:
int Fun() const;
.....
};
這樣,在調(diào)用函數(shù)Fun時(shí)就不能修改類里面的數(shù)據(jù)
(9)在另一連接文件中引用const常量
extern const int i; file://正確的引用
extern const int j=10; file://錯(cuò)誤!常量不可以被再次賦值
另外,還要注意,常量必須初始化!
例如:
const int i=5;
4、幾點(diǎn)值得討論的地方:
(1)const究竟意味著什么?
說(shuō)了這么多,你認(rèn)為const意味著什么?一種修飾符?接口抽象?一種新類型?
也許都是,在Stroustup最初引入這個(gè)關(guān)鍵字時(shí),只是為對(duì)象放入ROM做出了一種可能,對(duì)于const對(duì)象,C++既允許對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)初始化,也允許對(duì)他進(jìn)行動(dòng)態(tài)初始化。理想的const對(duì)象應(yīng)該在其構(gòu)造函數(shù)完成之前都是可寫的,在析夠函數(shù)執(zhí)行開(kāi)始后也都是可寫的,換句話說(shuō),const對(duì)象具有從構(gòu)造函數(shù)完成到析夠函數(shù)執(zhí)行之前的不變性,如果違反了這條規(guī)則,結(jié)果都是未定義的!雖然我們把const放入ROM中,但這并不能夠保證const的任何形式的墮落,我們后面會(huì)給出具體的辦法。無(wú)論const對(duì)象被放入ROM中,還是通過(guò)存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制加以保護(hù),都只能保證,對(duì)于用戶而言這個(gè)對(duì)象沒(méi)有改變。換句話說(shuō),廢料收集器(我們以后會(huì)詳細(xì)討論,這就一筆帶過(guò))或數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)一個(gè)const的修改怎沒(méi)有任何問(wèn)題。
(2)位元const V.S. 抽象const?
對(duì)于關(guān)鍵字const的解釋有好幾種方式,最常見(jiàn)的就是位元const 和 抽象const。下面我們看一個(gè)例子:
class A
{
public:
......
A f(const A& a);
......
};
如果采用抽象const進(jìn)行解釋,那就是f函數(shù)不會(huì)去改變所引用對(duì)象的抽象值,如果采用位元const進(jìn)行解釋,那就成了f函數(shù)不會(huì)去改變所引用對(duì)象的任何位元。
我們可以看到位元解釋正是c++對(duì)const問(wèn)題的定義,const成員函數(shù)不被允許修改它所在對(duì)象的任何一個(gè)數(shù)據(jù)成員。
為什么這樣呢?因?yàn)槭褂梦辉猚onst有2個(gè)好處:
最大的好處是可以很容易地檢測(cè)到違反位元const規(guī)定的事件:編譯器只用去尋找有沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)成員的賦值就可以了。另外,如果我們采用了位元const,那么,對(duì)于一些比較簡(jiǎn)單的const對(duì)象,我們就可以把它安全的放入ROM中,對(duì)于一些程序而言,這無(wú)疑是一個(gè)很重要的優(yōu)化方式。(關(guān)于優(yōu)化處理,我們到時(shí)候?qū)iT進(jìn)行討論)
當(dāng)然,位元const也有缺點(diǎn),要不然,抽象const也就沒(méi)有產(chǎn)生的必要了。
首先,位元const的抽象性比抽象const的級(jí)別更低!實(shí)際上,大家都知道,一個(gè)庫(kù)接口的抽象性級(jí)別越低,使用這個(gè)庫(kù)就越困難。
其次,使用位元const的庫(kù)接口會(huì)暴露庫(kù)的一些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),而這往往會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面效應(yīng)。所以,在庫(kù)接口和程序?qū)崿F(xiàn)細(xì)節(jié)上,我們都應(yīng)該采用抽象const。
有時(shí),我們可能希望對(duì)const做出一些其它的解釋,那么,就要注意了,目前,大多數(shù)對(duì)const的解釋都是類型不安全的,這里我們就不舉例子了,你可以自己考慮一下,總之,我們盡量避免對(duì)const的重新解釋。
(3)放在類內(nèi)部的常量有什么限制?
看看下面這個(gè)例子:
class A
{
private:
const int c3 = 7; // ???
static int c4 = 7; // ???
static const float c5 = 7; // ???
......
};
你認(rèn)為上面的3句對(duì)嗎?呵呵,都不對(duì)!使用這種類內(nèi)部的初始化語(yǔ)法的時(shí)候,常量必須是被一個(gè)常量表達(dá)式初始化的整型或枚舉類型,而且必須是static和const形式。這顯然是一個(gè)很嚴(yán)重的限制!
那么,我們的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)為什么做這樣的規(guī)定呢?一般來(lái)說(shuō),類在一個(gè)頭文件中被聲明,而頭文件被包含到許多互相調(diào)用的單元去。但是,為了避免復(fù)雜的編譯器規(guī)則,C++要求每一個(gè)對(duì)象只有一個(gè)單獨(dú)的定義。如果C++允許在類內(nèi)部定義一個(gè)和對(duì)象一樣占據(jù)內(nèi)存的實(shí)體的話,這種規(guī)則就被破壞了。
(4)如何初始化類內(nèi)部的常量?
一種方法就是static 和 const 并用,在內(nèi)部初始化,如上面的例子;
另一個(gè)很常見(jiàn)的方法就是初始化列表:
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) {}
private:
const int i;
};
還有一種方式就是在外部初始化,例如:
class A
{
public:
A() {}
private:
static const int i; file://注意必須是靜態(tài)的!
};
const int A::i=3;
(5)常量與數(shù)組的組合有什么特殊嗎?
我們給出下面的代碼:
const int size[3]={10,20,50};
int array[size[2]];
有什么問(wèn)題嗎?對(duì)了,編譯通不過(guò)!為什么呢?
const可以用于集合,但編譯器不能把一個(gè)集合存放在它的符號(hào)表里,所以必須分配內(nèi)存。在這種情況下,const意味著“不能改變的一塊存儲(chǔ)”。然而,其值在編譯時(shí)不能被使用,因?yàn)榫幾g器在編譯時(shí)不需要知道存儲(chǔ)的內(nèi)容。自然,作為數(shù)組的大小就不行了:)
你再看看下面的例子:
class A
{
public:
A(int i=0):test[2]({1,2}) {} file://你認(rèn)為行嗎?
private:
const int test[2];
};
vc6下編譯通不過(guò),為什么呢?
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,前些時(shí)間,njboy問(wèn)我是怎么回事?我反問(wèn)他:“你認(rèn)為呢?”他想了想,給出了一下解釋,大家可以看看:我們知道編譯器堆初始化列表的操作是在構(gòu)造函數(shù)之內(nèi),顯式調(diào)用可用代碼之前,初始化的次序依據(jù)數(shù)據(jù)聲明的次序。初始化時(shí)機(jī)應(yīng)該沒(méi)有什么問(wèn)題,那么就只有是編譯器對(duì)數(shù)組做了什么手腳!其實(shí)做什么手腳,我也不知道,我只好對(duì)他進(jìn)行猜測(cè):編譯器搜索到test發(fā)現(xiàn)是一個(gè)非靜態(tài)的數(shù)組,于是,為他分配內(nèi)存空間,這里需要注意了,它應(yīng)該是一下分配完,并非先分配test[0],然后利用初始化列表初始化,再分配test[1],這就導(dǎo)致數(shù)組的初始化實(shí)際上是賦值!然而,常量不允許賦值,所以無(wú)法通過(guò)。
呵呵,看了這一段冠冕堂皇的話,真讓我笑死了!njboy別怪我揭你短呀:)我對(duì)此的解釋是這樣的:C++標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)規(guī)定,不允許無(wú)序?qū)ο笤陬悆?nèi)部初始化,數(shù)組顯然是一個(gè)無(wú)序的,所以這樣的初始化是錯(cuò)誤的!對(duì)于他,只能在類的外部進(jìn)行初始化,如果想讓它通過(guò),只需要聲明為靜態(tài)的,然后初始化。
這里我們看到,常量與數(shù)組的組合沒(méi)有什么特殊!一切都是數(shù)組惹的禍!
(6)this指針是不是const類型的?
this指針是一個(gè)很重要的概念,那該如何理解她呢?也許這個(gè)話題太大了,那我們縮小一些:this指針是個(gè)什么類型的?這要看具體情況:如果在非const成員函數(shù)中,this指針只是一個(gè)類類型的;如果在const成員函數(shù)中,this指針是一個(gè)const類類型的;如果在volatile成員函數(shù)中,this指針就是一個(gè)volatile類類型的。
(7)const到底是不是一個(gè)重載的參考對(duì)象?
先看一下下面的例子:
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個(gè)函數(shù)
void f(int i) const {......} file://上一個(gè)函數(shù)的重載
......
};
上面是重載是沒(méi)有問(wèn)題的了,那么下面的呢?
class A
{
......
void f(int i) {......} file://一個(gè)函數(shù)
void f(const int i) {......} file://?????
......
};
這個(gè)是錯(cuò)誤的,編譯通不過(guò)。那么是不是說(shuō)明內(nèi)部參數(shù)的const不予重載呢?再看下面的例子:
class A
{
......
void f(int& ) {......} file://一個(gè)函數(shù)
void f(const int& ) {......} file://?????
......
};
這個(gè)程序是正確的,看來(lái)上面的結(jié)論是錯(cuò)誤的。為什么會(huì)這樣呢?這要涉及到接口的透明度問(wèn)題。按值傳遞時(shí),對(duì)用戶而言,這是透明的,用戶不知道函數(shù)對(duì)形參做了什么手腳,在這種情況下進(jìn)行重載是沒(méi)有意義的,所以規(guī)定不能重載!當(dāng)指針或引用被引入時(shí),用戶就會(huì)對(duì)函數(shù)的操作有了一定的了解,不再是透明的了,這時(shí)重載是有意義的,所以規(guī)定可以重載。
(8)什么情況下為const分配內(nèi)存?
以下是我想到的可能情況,當(dāng)然,有的編譯器進(jìn)行了優(yōu)化,可能不分配內(nèi)存。
A、作為非靜態(tài)的類成員時(shí);
B、用于集合時(shí);
C、被取地址時(shí);
D、在main函數(shù)體內(nèi)部通過(guò)函數(shù)來(lái)獲得值時(shí);
E、const的 class或struct有用戶定義的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)或基類時(shí);。
F、當(dāng)const的長(zhǎng)度比計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)還長(zhǎng)時(shí);
G、參數(shù)中的const;
H、使用了extern時(shí)。
不知道還有沒(méi)有其他情況,歡迎高手指點(diǎn):)
(9)臨時(shí)變量到底是不是常量?
很多情況下,編譯器必須建立臨時(shí)對(duì)象。像其他任何對(duì)象一樣,它們需要存儲(chǔ)空間而且必須被構(gòu)造和刪除。區(qū)別是我們從來(lái)看不到編譯器負(fù)責(zé)決定它們的去留以及它們存在的細(xì)節(jié)。對(duì)于C++標(biāo)準(zhǔn)草案而言:臨時(shí)對(duì)象自動(dòng)地成為常量。因?yàn)槲覀兺ǔ=佑|不到臨時(shí)對(duì)象,不能使用與之相關(guān)的信息,所以告訴臨時(shí)對(duì)象做一些改變有可能會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)然,這與編譯器有關(guān),例如:vc6、vc7都對(duì)此作了擴(kuò)展,所以,用臨時(shí)對(duì)象做左值,編譯器并沒(méi)有報(bào)錯(cuò)。
(10)與static搭配會(huì)不會(huì)有問(wèn)題?
假設(shè)有一個(gè)類:
class A
{
public:
......
static void f() const { ......}
......
};
我們發(fā)現(xiàn)編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)樵谶@種情況下static不能夠與const共存!
為什么呢?因?yàn)閟tatic沒(méi)有this指針,但是const修飾this指針,所以...
(11)如何修改常量?
有時(shí)候我們卻不得不對(duì)類內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,但是我們的接口卻被聲明了const,那該怎么處理呢?我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的看法如下:
1)標(biāo)準(zhǔn)用法:mutable
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const { test=i; }
private:
mutable int test; file://這里處理!
};
2)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換:const_cast
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ const_cast <int>(test)=i; }//這里處理!
private:
int test;
};
3)靈活的指針:int*
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ *test=i; }
private:
int* test; file://這里處理!
};
4)未定義的處理
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ int *p=(int*)&test; *p=i; }//這里處理!
private:
int test;
};
注意,這里雖然說(shuō)可以這樣修改,但結(jié)果是未定義的,避免使用!
5)內(nèi)部處理:this指針
class A
{
public:
A(int i=0):test(i) { }
void SetValue(int i)const
{ ((A*)this)->test=i; }//這里處理!
private:
int test;
};
6)最另類的處理:空間布局
class A
{
public:
A(int i=0):test(i),c('a') { }
private:
char c;
const int test;
};
int main()
{
A a(3);
A* pa=&a;
char* p=(char*)pa;
int* pi=(int*)(p+4);//利用邊緣調(diào)整
*pi=5; file://此處改變了test的值!
return 0;
}
雖然我給出了6中方法,但是我只是想說(shuō)明如何更改,但出了第一種用法之外,另外5種用法,我們并不提倡,不要因?yàn)槲疫@么寫了,你就這么用,否則,我真是要誤人子弟了:)
(12)最后我們來(lái)討論一下常量對(duì)象的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建。
既然編譯器可以動(dòng)態(tài)初始化常量,就自然可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建,例如:
const int* pi=new const int(10);
這里要注意2點(diǎn):
1)const對(duì)象必須被初始化!所以(10)是不能夠少的。
2)new返回的指針必須是const類型的。
那么我們可不可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組呢?
答案是否定的,因?yàn)閚ew內(nèi)置類型的數(shù)組,不能被初始化。
這里我們忽視了數(shù)組是類類型的,同樣對(duì)于類內(nèi)部數(shù)組初始化我們也做出了這樣的忽視,因?yàn)檫@涉及到數(shù)組的問(wèn)題,我們以后再討論。