1、什么是const?
常類型是指使用類型修飾符const說明的類型,常類型的變量或對象的值是不能被更新的。(當然,我們可以偷梁換柱進行更新:)
2、為什么引入const?
const 推出的初始目的,正是為了取代預編譯指令,消除它的缺點,同時繼承它的優點。
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)便于進行類型檢查,使編譯器對處理內容有更多了解,消除了一些隱患。
例如:
void f(const int i) { .........}
編譯器就會知道i是一個常量,不允許修改;
(3)可以避免意義模糊的數字出現,同樣可以很方便地進行參數的調整和修改。
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的內容,只需要:const int Max="you" want;即可!
(4)可以保護被修飾的東西,防止意外的修改,增強程序的健壯性。
還是上面的例子,如果在函數體內修改了i,編譯器就會報錯;
例如:
void f(const int i) { i="10";//error! }
(5) 為函數重載提供了一個參考。
class A
{
......
void f(int i) {......} //一個函數
void f(int i) const {......} //上一個函數的重載
......
};
(6) 可以節省空間,避免不必要的內存分配。
例如:
#define PI 3.14159 //常量宏
const doulbe Pi="3".14159; //此時并未將Pi放入ROM中
......
double i="Pi"; //此時為Pi分配內存,以后不再分配!
double I="PI"; //編譯期間進行宏替換,分配內存
double j="Pi"; //沒有內存分配
double J="PI"; //再進行宏替換,又一次分配內存!
const定義常量從匯編的角度來看,只是給出了對應的內存地址,而不是象#define一樣給出的是立即數,所以,const定義的常量在程序運行過
程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內存中有若干個拷貝。
(7) 提高了效率。
編譯器通常不為普通const常量分配存儲空間,而是將它們保存在符號表中,這使得它成為一個編譯期間的常量,沒有了存儲與讀內存的操作,
使得它的效率也很高。
3、如何使用const?
(1)修飾一般常量
一般常量是指簡單類型的常量。這種常量在定義時,修飾符const可以用在類型說明符前,也可以用在類型說明符后。
例如:
int const x="2"; 或 const int x="2";
(2)修飾常數組
定義或說明一個常數組可采用如下格式:
int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};
(3)修飾常對象
常對象是指對象常量,定義格式如下:
class A;
const A a;
A const a;
定義常對象時,同樣要進行初始化,并且該對象不能再被更新,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; //const/修飾指向的對象,A可變,A指向的對象不可變
int const *A; //const修飾指向的對象,A可變,A指向的對象不可變
int *const A; //const修飾指針A, A不可變,A指向的對象可變
const int *const A; //指針A和A指向的對象都不可變
(5)修飾常引用
使用const修飾符也可以說明引用,被說明的引用為常引用,該引用所引用的對象不能被更新。其定義格式如下:
const double & v;
(6)修飾函數的常參數
const修飾符也可以修飾函數的傳遞參數,格式如下:
void Fun(const int Var);
告訴編譯器Var在函數體中的無法改變,從而防止了使用者的一些無意的或錯誤的修改。
(7)修飾函數的返回值:
const修飾符也可以修飾函數的返回值,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:
const修飾符也可以修飾類的成員函數,格式如下:
class ClassName
{
public:
int Fun() const;
.....
};
這樣,在調用函數Fun時就不能修改類里面的數據
(9)在另一連接文件中引用const常量
extern const int i; //正確的引用
extern const int j="10"; //錯誤!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、幾點值得討論的地方:
(1)const究竟意味著什么?
說了這么多,你認為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最初引入這個關鍵字時,只是為對象放入ROM做出了一種可能,對于const對象,C++既允許對其進行靜態初始化,也允
許對他進行動態初始化。理想的const對象應該在其構造函數完成之前都是可寫的,在析夠函數執行開始后也都是可寫的,換句話說,const對
象具有從構造函數完成到析夠函數執行之前的不變性,如果違反了這條規則,結果都是未定義的!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,我們后面會給出具體的辦法。無論const對象被放入ROM中,還是通過存儲保護機制加以保護,都只能保證,對于
用戶而言這個對象沒有改變。
(2)位元const V.S. 抽象const?
對于關鍵字const的解釋有好幾種方式,最常見的就是位元const 和 抽象const。下面我們看一個例子:
class A
{
public:
......
A f(const A& a);
......
};
如果采用抽象const進行解釋,那就是f函數不會去改變所引用對象的抽象值,如果采用位元const進行解釋,那就成了f函數不會去改變所引用
對象的任何位元。
我們可以看到位元解釋正是c++對const問題的定義,const成員函數不被允許修改它所在對象的任何一個數據成員。
為什么這樣呢?因為使用位元const有2個好處:
最大的好處是可以很容易地檢測到違反位元const規定的事件:編譯器只用去尋找有沒有對數據成員的賦值就可以了。另外,如果我們采用了位
元const,那么,對于一些比較簡單的const對象,我們就可以把它安全的放入ROM中,對于一些程序而言,這無疑是一個很重要的優化方式。
當然,位元const也有缺點,要不然,抽象const也就沒有產生的必要了。
首先,位元const的抽象性比抽象const的級別更低!實際上,大家都知道,一個庫接口的抽象性級別越低,使用這個庫就越困難。
其次,使用位元const的庫接口會暴露庫的一些實現細節,而這往往會帶來一些負面效應。所以,在庫接口和程序實現細節上,我們都應該采用
抽象const。
有時,我們可能希望對const做出一些其它的解釋,那么,就要注意了,目前,大多數對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const的重新解釋。
(3)放在類內部的常量有什么限制?
看看下面這個例子:
class A
{
private:
const int c3 = 7; // ???
static int c4 = 7; // ???
static const float c5 = 7; // ???
......
};
你認為上面的3句對嗎?呵呵,都不對!使用這種類內部的初始化語法的時候,常量必須是被一個常量表達式初始化的整型或枚舉類型,而且必
須是static和const形式。這顯然是一個很嚴重的限制!
那么,我們的標準委員會為什么做這樣的規定呢?一般來說,類在一個頭文件中被聲明,而頭文件被包含到許多互相調用的單元去。但是,為
了避免復雜的編譯器規則,C++要求每一個對象只有一個單獨的定義。如果C++允許在類內部定義一個和對象一樣占據內存的實體的話,這種規
則就被破壞了。
(4)如何初始化類內部的常量?
一種方法就是static 和 const 并用,在內部初始化,如上面的例子;
另一個很常見的方法就是初始化列表:
class A
{
public:
A(int i="0"):test(i) {}
private:
const int test;
};
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; //注意必須是靜態的!
};
const int A::i=3;
(5)常量與數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];
有什么問題嗎?對了,編譯通不過!為什么呢?
const可以用于集合,但編譯器不能把一個集合存放在它的符號表里,所以必須分配內存。在這種情況下,const意味著“不能改變的一塊存儲
”。然而,其值在編譯時不能被使用,因為編譯器在編譯時不需要知道存儲的內容。自然,作為數組的大小就不行了:)
(6)this指針是不是const類型的?
this指針是一個很重要的概念,那該如何理解她呢?也許這個話題太大了,那我們縮小一些:this指針是個什么類型的?這要看具體情況:如
果在非const成員函數中,this指針只是一個類類型的;如果在const成員函數中,this指針是一個const類類型的;如果在volatile成員函數中
,this指針就是一個volatile類類型的。
(7)const到底是不是一個重載的參考對象?
先看一下下面的例子:
class A
{
......
void f(int i) {......} //一個函數
void f(int i) const {......} //上一個函數的重載
......
};
上面是重載是沒有問題的了,那么下面的呢?
class A
{
......
void f(int i) {......} //一個函數
void f(const int i) {......} //?????/
......
};
這個是錯誤的,編譯通不過。那么是不是說明內部參數的const不予重載呢?再看下面的例子:
class A
{
......
void f(int& ) {......} //一個函數
void f(const int& ) {......}//?????/
......
};
這個程序是正確的,看來上面的結論是錯誤的。為什么會這樣呢?這要涉及到接口的透明度問題。按值傳遞時,對用戶而言,這是透明的,用
戶不知道函數對形參做了什么手腳,在這種情況下進行重載是沒有意義的,所以規定不能重載!當指針或引用被引入時,用戶就會對函數的操
作有了一定的了解,不再是透明的了,這時重載是有意義的,所以規定可以重載。
(8)什么情況下為const分配內存?
以下是我想到的可能情況,當然,有的編譯器進行了優化,可能不分配內存。
A、作為非靜態的類成員時;
B、用于集合時;
C、被取地址時;
D、在main函數體內部通過函數來獲得值時;
E、const的 class或struct有用戶定義的構造函數、析構函數或基類時;。
F、當const的長度比計算機字長還長時;
G、參數中的const;
H、使用了extern時。
不知道還有沒有其他情況,歡迎高手指點:)
(9)臨時變量到底是不是常量?
很多情況下,編譯器必須建立臨時對象。像其他任何對象一樣,它們需要存儲空間而且必須被構造和刪除。區別是我們從來看不到編譯器負責
決定它們的去留以及它們存在的細節。對于C++標準草案而言:臨時對象自動地成為常量。因為我們通常接觸不到臨時對象,不能使用與之相關
的信息,所以告訴臨時對象做一些改變有可能會出錯。當然,這與編譯器有關,例如:vc6、vc7都對此作了擴展,所以,用臨時對象做左值,
編譯器并沒有報錯。
(10)與static搭配會不會有問題?
假設有一個類:
class A
{
public:
......
static void f() const { ......}
......
};
我們發現編譯器會報錯,因為在這種情況下static不能夠與const共存!
為什么呢?因為static沒有this指針,但是const修飾this指針,所以...
(11)如何修改常量?
有時候我們卻不得不對類內的數據進行修改,但是我們的接口卻被聲明了const,那該怎么處理呢?我對這個問題的看法如下:
1)標準用法:mutable
class A
{
public:
A(int i="0"):test(i) { }
void Setvalue(int i)const { test="i"; }
private:
mutable int test;//這里處理!
};
2)強制轉換:const_cast
class A
{
public:
A(int i="0"):test(i) { }
void Setvalue(int i)const
{ const_cast (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; //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,這里雖然說可以這樣修改,但結果是未定義的,避免使用!
5)內部處理: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,
(12)最后我們來討論一下常量對象的動態創建。
既然編譯器可以動態初始化常量,就自然可以動態創建,例如:
const int* pi="new" const int(10);
這里要注意2點:
1)const對象必須被初始化!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態創建一個數組呢?
答案是否定的,因為new內置類型的數組,不能被初始化。
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