(转)C++中的const成员函数

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：“Use const whenever you need”。

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：

如果输入参数采用“指针传递”，那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针，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。

如果输入参数采用“值传递”，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该输入参数本来就无需保护，所以不要加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。

对于非内部数据类型的参数而言，象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率，可以将函数声明改为void Func(A &a)，因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已，不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点：

“引用传递”有可能改变参数a，这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const修饰即可，因此函数最终成为void Func(const A &a)。

以此类推，是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x)，以便提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

问题是如此的缠绵，我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。

 

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)。

2 用const 修饰函数的返回值
如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const 修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。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();
如果函数返回值采用“值传递方式”，由于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。
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。
3 const 成员函数(const的作用：说明其不会修改数据成员)
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。
关于Const函数的几点规则：

a. const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.
b. const对象的成员是不可修改的,然而const对象通过指针维护的对象却是可以修改的.
c. const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质.它在编译时,以是否修改成员数据为依据,进行检查.
e. 然而加上mutable修饰符的数据成员,对于任何情况下通过任何手段都可修改,自然此时的const成员函数是可以修改它的

 

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看C++教材的时候，对于const function以为有了很正确的理解，但到使用时才知道，实践出真知！
const 函数只能调用 const 函数，即使某个函数本质上没有修改任何数据，但没有声明为const，也是不能被const函数调用的。

对于这样的const function，关键词const到底影响了什么？下面用例子来说明。

//
class my {
public:
  // ...
  string& operator[](const string& s) const
  { return table[s]; }
private:
  map<string, string> table;
};

上述重载的下标运算函数能否通过编译呢？不能（在mingw32 gcc3.4上）通过。给出了如下的错误提示：
passing `const std::map<std::string, std::string, std::less<std::string>, std::allocator<std::pair<const std::string, std::string> > >'
as `this' argument of `_Tp& std::map<_Key, _Tp, _Compare, _Alloc>::operator[](const _Key&) [with _Key = std::string, _Tp = std::string, _Compare = std::less<std::string>, _Alloc = std::allocator<std::pair<const std::string, std::string> >]' discards qualifiers
错误原因就在于，当本重载函数声明为const后，就只能调用其他的同样也声明为const的函数；而table[s]实际上调用的是map的下标重载运算函数，该函数并没有声明为const。所以去掉本函数的const声明，就可以顺利通过编译了。

下面再用一个小例子验证一下吧。
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
A(int n) { num = n; }

void incr() { num += 5; }

void disp() const
{ cout << num ; }

int times(int m)
{ return num * m; }

int f() const
{
  incr();//passing `const A' as `this' argument of `void A::incr()' discards qualifiers
  disp();// ok
  times(2);//passing `const A' as `this' argument of `int A::times(int)' discards qualifiers
  return num;
}

private: int num;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    A a(5);
    a.f();
    system("PAUSE");
    return EXIT_SUCCESS;
}

const 函数只能调用 const 函数，即使某个函数本质上没有修改任何数据，但没有声明为const，也是不能被const函数调用的。

 

 

///********************************************************************

为何const引用不能调用自己的非const方法和其它？

 

我在实现自定义的DateTime类时有这个问题：
bool DateTime::earlier(const DateTime &dt){
        if(!isvalid())        return true;
        if(!dt.isvalid())        return false;
isvalid是DateTime自己的方法。但第二个判断会出错，提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"
为何这里会报这个错误有点不大明白。难道这种传进本类引用的方法就不能使用const参数，或只能调用const方法？

另外还有，我在重载＝＝时也有问题：
inline bool operator ==(const DateTime& );

它的实现是：
inline bool operator ==(const DateTime& _dt){
        return !earlier(_dt) && !_dt.earlier(*this);
}
这就报参数数量不符(Wrong number of parameters for "operator<="
)。方法定义的格式我是参照c++ primar里的，作者在定义时就只写参数类型没写形参名称（写了一样报错）。不知错在哪里？之前写的+,-重载都不报这个错。
 

 

---但第二个判断会出错，提示 The non-const member function "DateTime::isvalid()" is called for "const DateTime"

每个非static非const成员函数都有一个隐含的this指针，是非const型的，不能接受const型实参；在你的函数里，dt是const DateTime &型的，dt.isvalid()相当于将const对象传给非const的this指针，所以出错。
如果isvalid不改变对象状态，可以将earlier成员函数定义为const型。

如果用const来修饰函数，那么函数一定是类的成员函数。

const 类型的成员函数不能返回非const类型的引用

这句话的意思是如果你的成员函数是const类型的，并且要求返回值是类的非cosnt或者非mutable成员变量，返回类型是引用，那么这是错误的。

class Test
{
public :
int & GetValue()const;
private:
int value;
};
int &Test::GetValue() const
{
return value;  //value此时具有const属性，与返回值类型int &的非const属性不匹配
}

这样的代码在vs2003中提示的错误：error C2440: “return” : 无法从“const int”转换为“int &”。

在const函数中传递this的时候把this变成了const T* const this（个人理解）,所以一个非const的引用指向一个const类型的变量，就会error。

可以这样改，

1.把int value 改成mutable int value. mutable修饰的变量使之在const函数中可以被改变的。

2.return value 改成。 return const_cast<int &>(value)。const_cast去掉了const性质。

3.把函数写成const int &Test::GetValue() const ,.这样做的目的是使引用的变量也是const类型的，就相当于const int & b 。

4.把引用去掉，写成返回值类型的。

5.把函数后面的const去掉。

6.返回值不是类的成员变量。

int &Test::GetValue() const
{
int temp = value;
return temp;
}

评论

1 楼 TremendousTurtle 2012-09-14  

这么好的文章没人顶？