C++const解析

C++const解析

C++中的const关键字的用法非常灵活，而使用const将大大改善程序的健壮性，本人根据各方面查到的资料进行总结如下，期望对朋友们有所帮助。

Const是C++中常用的类型修饰符,常类型是指使用类型修饰符const说明的类型，常类型的变量或对象的值是不能被更新的。

一、Const作用

如下表所示：

由于表格的格式不太好，此处省略。。。。。。

二、Const的使用

1、定义常量
(1)const修饰变量，以下两种定义形式在本质上是一样的。它的含义是：const修饰的类型为TYPE的变量value是不可变的。

TYPE const ValueName = value;
const TYPE ValueName = value;

(2)将const改为外部连接,作用于扩大至全局,编译时会分配内存,并且可以不进行初始化,仅仅作为声明,编译器认为在程序其他地方进行了定义.

extend constint ValueName = value;

2、指针使用CONST
(1)指针本身是常量不可变
(char*) const pContent;
const (char*) pContent;

(2)指针所指向的内容是常量不可变
const (char) *pContent;
(char) const *pContent;

(3)两者都不可变
const char* const pContent;

(4)还有其中区别方法，沿着*号划一条线：
如果const位于*的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；
如果const位于*的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

3、函数中使用CONST

(1)const修饰函数参数
a.传递过来的参数在函数内不可以改变(无意义，因为Var本身就是形参)

void function(const int Var);

b.参数指针所指内容为常量不可变

void function(const char* Var);

c.参数指针本身为常量不可变(也无意义，因为char* Var也是形参)

void function(char* const Var);

d.参数为引用，为了增加效率同时防止修改。修饰引用参数时：

void function(const Class& Var);//引用参数在函数内不可以改变

void function(const TYPE& Var);//引用参数在函数内为常量不可变

这样的一个const引用传递和最普通的函数按值传递的效果是一模一样的,他禁止对引用的对象的一切修改,唯一不同的是按值传递会先建立一个类对象的副本,然后传递过去,而它直接传递地址,所以这种传递比按值传递更有效.另外只有引用的const传递可以传递一个临时对象,因为临时对象都是const属性,且是不可见的,他短时间存在一个局部域中,所以不能使用指针,只有引用的const传递能够捕捉到这个家伙.

(2)const修饰函数返回值
const修饰函数返回值其实用的并不是很多，它的含义和const修饰普通变量以及指针的含义基本相同。
a.const int fun1()//这个其实无意义，因为参数返回本身就是赋值。
b.constint * fun2()//调用时const int *pValue = fun2();
//我们可以把fun2()看作成一个变量，即指针内容不可变。
c.int*const fun3() //调用时int * const pValue = fun2();
//我们可以把fun2()看作成一个变量，即指针本身不可变。

一般情况下，函数的返回值为某个对象时，如果将其声明为const时，多用于操作符的重载。通常，不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。原因如下：如果返回值为某个对象为const（const A test = A实例）或某个对象的引用为const（const A& test = A实例） ，则返回值具有const属性，则返回实例只能访问类A中的公有（保护）数据成员和const成员函数，并且不允许对其进行赋值操作，这在一般情况下很少用到。

4、类相关CONST

(1)const修饰成员变量
const修饰类的成员函数，表示成员常量，不能被修改，同时它只能在初始化列表中赋值。
class A
{
…
const int nValue; //成员常量不能被修改
…
A(int x): nValue(x) { } ;//只能在初始化列表中赋值
}

(2)const修饰成员函数
const修饰类的成员函数，则该成员函数不能修改类中任何非const成员函数。一般写在函数的最后来修饰。
class A
{
…
void function()const;//常成员函数,它不改变对象的成员变量.

//也不能调用类中任何非const成员函数。
}

对于const类对象/指针/引用，只能调用类的const成员函数，因此，const修饰成员函数的最重要作用就是限制对于const对象的使用。

a. const成员函数不被允许修改它所在对象的任何一个数据成员。

b. const成员函数能够访问对象的const成员，而其他成员函数不可以。

(3)const修饰类对象/对象指针/对象引用

·const修饰类对象表示该对象为常量对象，其中的任何成员都不能被修改。对于对象指针和对象引用也是一样。

·const修饰的对象，该对象的任何非const成员函数都不能被调用，因为任何非const成员函数会有修改成员变量的企图。
例如：
class AAA
{
void func1();
void func2() const;
}
const AAA aObj;
aObj.func1();×
aObj.func2();正确

const AAA* aObj = new AAA();
aObj-> func1();×
aObj-> func2();正确

三、将Const类型转化为非Const类型的方法

采用const_cast进行转换。
用法：const_cast <type_id> (expression)
该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const或volatile修饰之外，type_id和expression的类型是一样的。

·常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；

·常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；

·常量对象被转换成非常量对象。

四、使用const的一些建议

·要大胆的使用const，这将给你带来无尽的益处，但前提是你必须搞清楚原委；

·要避免最一般的赋值操作错误，如将const变量赋值，具体可见思考题；

·在参数中使用const应该使用引用或指针，而不是一般的对象实例，原因同上；

·const在成员函数中的三种用法（参数、返回值、函数）要很好的使用；

·不要轻易的将函数的返回值类型定为const;

·除了重载操作符外一般不要将返回值类型定为对某个对象的const引用;

·任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const类型。

五、补充重要说明

·类内部的常量限制：使用这种类内部的初始化语法的时候，常量必须是被一个常量表达式

初始化的整型或枚举类型，而且必须是static和const形式。

·如何初始化类内部的常量：一种方法就是static和const并用，在外部初始化，例如：

class A { public: A() {} private: static const int i;file://注意必须是静态的！}；

const int A::i=3;另一个很常见的方法就是初始化列表：class A { public:A(int

i=0):test(i) {} private: const int i; }； 还有一种方式就是在外部初始化，

·如果在非const成员函数中，this指针只是一个类类型的；如果在const成员函数中，

this指针是一个const类类型的；如果在volatile成员函数中,this指针就是一个

volatile类类型的。

·new返回的指针必须是const类型的。

关于C++中的const关键字的用法非常灵活，而使用const将大大改善程序的健壮性，参考了康建东兄的const使用详解一文，对其中进行了一些补充：

1.const常量，如const int max = 100;
优点：const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换时可能会产生意料不到的错误（边际效应）

2.const 修饰类的数据成员。如：
class A

{

const intsize;
…

}

const 数据成员只在某个对象生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。因为类可以创建多个对象，不同的对象其const数据成员的值可以不同。所以不能在类声明中初始化const数据成员，因为类的对象未被创建时，编译器不知道const 数据成员的值是什么。如
class A
{
const int size = 100; //错误
int array[size]; //错误，未知的size
}
const数据成员的初始化只能在类的构造函数的初始化表中进行。要想建立在整个类中都恒定的常量，应该用类中的枚举常量来实现。如
class A
{…
enum {size1=100, size2 = 200 };
int array1[size1];
int array2[size2];
}
枚举常量不会占用对象的存储空间，他们在编译时被全部求值。但是枚举常量的隐含数据类型是整数，其最大值有限，且不能表示浮点数。

3.const的初始化
先看一下const变量初始化的情况
1) 非指针const常量初始化的情况：

A b;
const A a = b;
2) 指针const常量初始化的情况：
A* d = new A();
const A* c = d;
或者：const A* c = new A();
3）引用const常量初始化的情况：
A f;
const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数，而不能访问一

般的成员函数；
[思考1]：以下的这种赋值方法正确吗？
const A* c=new A();
A* e = c;

答：是不正确的，因为c指向的对象是const类型，而将它赋值给非const类型的指针时，该指针可以改变原来所指向的对象的内容，而与原来的所定义的为const类型的所矛盾。

[思考2]： 以下的这种赋值方法正确吗？
A* const c = new A();
A* b = c;
答：是正确的，这里相当于const常量初始化变量，只不过是这里的数据类型是指针类型而已。

4.另外const的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用。

在一个函数声明中，const 可以修饰函数的返回值，或某个参数；对于成员函数，还可以修饰是整个函数。有如下几种情况，以下会逐渐的说明用法：A& operator=(const A& a);
void fun0(const A* a );
void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数，此用法仅限于成员函数

const A fun2( );
1） 修饰参数的const，如 void fun0(const A* a ); voidfun1(const A& a);
调用函数的时候，用相应的变量初始化const常量，则在函数体中，按照const所修饰的部分进行常量化，如形参为const A* a，则不能对传递进来的指针的内容进行改变，保护了原指针所指向的内容；如形参为const A& a，则不能对传递进来的引用对象进行改变，保护了原对象的属性。
注：参数const通常用于参数为指针或引用的情况，且只能修饰输入参数;若输入参数采用“值传递”方式，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该参数本就不需要保护，所以不用const修饰。
[总结]对于非内部数据类型的输入参数，因该将“值传递”的方式改为“const引用传递”，目的是为了提高效率。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）修饰返回值的const，如const A fun2( ); const A* fun3();
这样声明了返回值后，const按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。const Rationaloperator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:Rational a,b;
Radional c;
(a*b) = c;
一般用const修饰返回值为对象本身（非引用和指针）的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。

[总结]

1.一般情况下，函数的返回值为某个对象时，如果将其声明为const时，多用于操作符的重载。通常，不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。原因如下：如果返回值为某个对象为const（const A test = A 实例）或某个对象的引用为const（const A& test = A实例），则返回值具有const属性，则返回实例只能访问类A中的公有（保护）数据成员和const成员函数，并且不允许对其进行赋值操作，这在一般情况下很少用到。
2.如果给采用“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。如：
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();
3.函数返回值采用“引用传递”的场合不多，这种方式一般只出现在类的赙值函数中，目的是为了实现链式表达。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
(a=b)=c; //不正常，但是合法
若赋值函数的返回值加const修饰，那么该返回值的内容不允许修改，上例中a=b=c依然正确。(a=b)=c就不正确了。
[思考3]： 这样定义赋值操作符重载函数可以吗？
const A& operator=(const A& a);

答:这种做法不正确；
在constA::operator=(const A& a)中，参数列表中的const的用法正确，而当这样连续赋值的时侯，问题就出现
了：
A a,b,c:
(a=b)=c;
因为a.operator=(b)的返回值是对a的const引用，不能再将c赋值给const常量。
6.类成员函数中const的使用
一般放在函数体后，形如：voidfun() const;
任何不会修改数据成员的函数都因该声明为const类型。如果在编写const成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其他非const成员函数，编译器将报错，这大大提高了程序的健壮性。如：
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;
}

7、定义普通常量

使用#define来定义常量也是常用方法，但const也可以用来定义常量，在[Effective C++]中建议使用const代替#define来定义常量，因为const定义的常量具有类型信息，而宏没有，所以使用const定义的常量在进行赋值操作时编译器会进行更严格的类型检查，是类型安全的。

const double PI = 3.1414926;

const int POOL_SIZE = 20;

定义常量有三种方法：宏、const、enum，其中宏应该尽量避免，而const与enum也各有优缺点，最大的区别就是enum只能用于定义整数，而不能定义浮点数；而对于定义逻辑关系较近的一组整数时比较适合使用enum，也可以考虑使用类代替enum(参见[??])。

常量必须在定义时进行初始化，之后便不能再赋值。说它不能被赋值并不是说常量的值是绝对不会改变的，只是说不能直接赋值，但可以通过指针及强制类型转换、const_cast是可以改变常量的值的。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( void )
{
    const int ci = 5;
    const int* cpci =&ci;
    int *pci = (int*)&ci;
    cout<<"cpci="<<cpci<<","<<"pci="<<pci<<endl;
    *pci=1;
    cout<<"ci = "<<ci<<","<<"*cpci="<<*cpci<<","<<"*pci="<<*pci<<endl;
    *pci=2;
    cout<<"ci = "<<ci<<","<<"*cpci="<<*cpci<<","<<"*pci="<<*pci<<endl;
    return 0;
}

输出结果：

略

之所以使用ci直接输出变量的值时显示其值始终没有改变，但通过指针间接显示出来的值是改变了，而且输出结果的最后两行很奇怪，ci的值与*cpci的值居然不相等，只因为编译器在编译时进行了优化，将代码中的ci直接替换成了5，与宏替换是相同的效果，而指针的值则是实际内存中的值。

所以，千万不要试图使用指针强行改变const变量的值，否则程序可能表现出错误的行为，而且查找起来这种错误非常困难。在gcc 4.3.4和visual C++ 2010中均默认打开了对常量的优化选项，目前还没找到关闭该优化的命令行选项，一定不要自作聪明去改const变量的值。