C语言中const关键字用法总结.doc

C+语言中const关键字用法总结 一、const是什么在 C/C+ 语言中，const关键字是一种修饰符。所谓“修饰符”，就是在编译器进行编译的过程中，给编译器一些“要求”或“提示”，但修饰符本身，并不产生任何实 际代码。就 const 修饰符而言，它用来告诉编译器，被修饰的这些东西，具有“只读”的特点。在编译的过程中，一旦我们的代码试图去改变这些东西，编译器就应该给出错误提示。所以，const修饰符的作用主要是利用编译器帮助我们检查自己代码的正确性。我们使用const在源码中标示出“不应该改变”的地 方，然后利用编译器，帮助我们检查这些地方是否真的没有被改变过。如果我们不小心去修改了这些地方，编译器就会报错，从而帮助我们纠正错误。使用 const和不使用const，对于最终编译产生的代码并没有影响。虽然const对于最终代码没有影响，但是尽可能使用const，将帮助我们避免很多错误，提高程序正确率。二、const可以修饰哪些对象在上面已经提到过了，const是一种修饰符，那它可以作为哪些对象的修饰符呢？下面列举了一些C/C+中用到const的地方。1，const变量2，const指针3，const引用4，const类5，类的const成员变量6，类的const成员函数7，const修饰函数的形参与返回值下面我们分别讨论上面几种情况下，const的用法。三、const与变量当一个变量被const修饰后，具有以下几个特点：1）该变量只能读取不能修改。（编译器进行检查）2）定义时必须初始化。3）C+中喜欢用const来定义常量，取代原来C风格的预编译指令define。1 const int var; / Error:常量 变量var需要初始化设定项2 const int var1 = 42;3 var1 = 43; / Error：表达式必须是可以修改的左值上面代码中第一行和第三行都有错误，注释便是编译器给出的错误提示。另外注意，在使用const变量作为数组的下标时，变量的值一定要是一个常量表达式(在编译阶段就能计算得到结果)。1 const int sz = 42;2 int iArsz;3 const int sz1 = size(); / size()必须是一个返回常量的函数4 int iAr1sz1;5 6 int var = 42;7 const int sz2 = var;8 int iAr2sz2; / error：sz2只有运行时才知道值四、const与引用我们知道，引用必须在定义的时候赋值，这样就会所引用的变量绑定在一起并作为它的一个别名，在程序中的其他地方，是不能让引用再与其他对象绑定。这个特性，让引用看起来就像是const对象一样，一旦定义后将不能更改。所以并不存在const的引用。但是我们却可以引用一个const的对象(变量)，我们称之为对常量的引用，与普通的引用不同的时，对常量的引用不能被用作修改它所绑定的对象。1 const int ci = 1024;2 const int &r1 = ci;3 r1 = 42; / Error：r1是对常量的引用4 int & r2 = ci; /Error：不能将一个非常量引用指向一个常量的对象我们知道，引用的类型必须与其所引用对象的类型一致，如下面的代码：double dval = 3.14;int& ri = dval; / Error：无法用double类型的值初始化int&类型的引用(非常量限定)上述代码为何不行？此处ri引用了一个int型的整数。对于ri的操作数应该是整数运算，但是dval却是一个双精度的浮点数而非整数。因此为了确保让ri绑定一个整数，编译器把上述代码变成了如下形式：double dval = 3.14;int temp = dval;int& ri = temp;其中temp是一个临时变量，而ri绑定了一个临时量，所以当ri改变时，并没有改变davl的值，所以这种引用是无效的。也许你注意到了，当我们把double变量绑定在一个int&类型上时，编译器提示后有个括号：非常量限定。这说明如果是一个常量的引用，则有可能是通过的，显然下面的代码就没有任何问题：double dval = 3.14;const int& ri = dval;因为在这里，ri是一个常量引用，我们并不想通过ri改变dval的值，只要能读到dval对应的int型的值就行。五、const与指针我们知道，指针与引用不同，指针本身是一个对象，所以存在常量指针，这种指针在定义并初始化后，便不能再指向其他变量。用来修饰这种常量指针的const，我们称之为顶层const。与顶层指针对应的是底层指针，这种指针指向一个const修改的对象，这一点上就有点像是常量的引用。对于指向常量的指针或引用，都有以下规则：1）可以将一个非const对象的地址赋给一个指向const对象的指针2）可以将一个非const对象的地址赋给一个指向非const对象的指针3）可以将一个const对象的地址赋给一个指向const对象的指针4）不可以将一个const对象的地址赋给一个指向const对象的指针。1 int var;2 const int ci = 42;3 4 int *p1 =& var;5 int *p2 = &ci; / Error,const int* 不能用于初始化int*6 const int *p3 = &var; /ok7 const int *p4 = &ci; / ok还有一种指向const对象的const指针，这种指针首先表明，本身是一个const指针，一旦初始化后不能指向其他对象；其次，它本身所指向的对象也是一个常量，即不能通过指针修改对象的值。const int var = 42;const int* const p = &var;这里再强调一点，const只是给编译器看的，我们可以很轻松的骗过编译器，并看看编译器都做了什么：1 const int var = 42;2 int* p = (int*)&var;3 *p = 20;4 cout var endl; /425 cout *p endl; /20我们在代码的第2行，用一个类型转换强制的，把一个非const指针指向了一个const对象。但是后面我们通过这个指针来修改这个值，却没有生效，原因呢？那是因为编译器在编译阶段发现var是一个常量，所以在编译目标代码时已经将var的地方都用42进行了替换。六、const与类其实类定义的对象，与普通的变量是一样的，用const修饰时，说明这个类是一个常量类对象，这个对象有下面2个特点：1）不能改变其成员变量(非mutalbe成员)2）不能调用其非const成员函数1 class AClass 2 public: 3 int m_var; 4 mutable int m_mutable_var; 5 void setVar(int var) m_var = var; 6 void printVar() cout m_var; 7 void printVar_const()const cout m_var; 8 ; 9 10 const AClass ac;11 ac.m_var = 20; / Error：ac是一个const类，不能修改成员变量12 ac.m_mutable_var = 42; / ok 可以修改mutable修饰的变量13 ac.setVar(20); / Error: ac不能调用非const成员函数，而且这个成员函数还修改了成员变量的值14 ac.printVar();/ Error：ac不能调用非const成员函数15 ac.printVar_const(); / ok七、const与类的成员1，const成员变量const成员变量指的是类中的成员变量为只读，不能够被修改（包括在类外部和类内部）。1）const 成员变量必须在类的构造函数初始化表达式中被初始化，即使在构造函数体内也不可以。2）静态 const 成员变量需要在类外部单独定义并初始化（可定义在头文件）1 class constTestClass2 3 public:4 const int var;5 static const int sci;6 public:7 constTestClass() :var(42) / const成员变量必须在类的构造函数初始化列表中初始化8 ;9 const int constTestClass:sci = 42; / static const成员变量需要在类外单独进行定义和初始化类对象的实例化过程可以理解为包含以下步骤： 首先，开辟整个类对象的内存空间。之后，根据类成员情况，分配各个成员变量的内存空间，并通过构造函数的初始化列表进行初始化。最后，执行构造函数中的代 码。由于 const 成员变量必须在定义（分配内存空间）时，就进行初始化。所以需要在够在函数的初始化列表中初始化。const成员在初始化之后，其值就不允许改变了，即便在构造内部也是不允许的。静态成员变量并不属于某个类对象，而是整个类共有的。静态成员变量可以不依附于某个实例化后的类对象进行访问。那么，静态成员变量的值，应该在任何实例化操作之前，就能够进行改变（否则，只有实例化至少一个对象，才能访问静态成员）。所以，静态成员变量不能够由构造函数进行内存分配，而应该在类外部单独定义，在实例化任何对象之前，就开辟好空间。又由于 const 成员变量 必须初始化，所以静态成员变量必须在定义的时候就初始化。2，const成员函数const成员函数指的是，此函数不应该修改任何成员变量。1）传给const成员函数的this指针，是指向 const 对象 的 const 指针。2）const成员函数，不能够修改任何成员变量，除非成员变量被 mutable 修饰符修饰。1 class constTestClass 2 3 public: 4 int var; 5 const int ci; 6 mutable int mci; 7 public: 8 void setVar(int i); 9 void setMci(int i)const;10 ;11 void constTestClass:setVar(int i)12 13 var = i; / ok14 mci = i; / ok15 ci = i; / Error：ci是一个const对象不能修改16 17 void constTestClass:setMci(int i)const18 19 var = i; / ok20 mci = i; / ok mutable成员变量可以被const成员函数修改21 ci = i; / Error22 在成员函数调用的过程中，都有一个this 指针被当做参数隐性地传递给成员函数（可能通过栈，也可能通过CPU寄存器）。这个this指针，指向调用这个函数的对象（这样，成员函数才能找到成员变量的地址，从而对其进行操作）。这个this指针，是个 const指针，不能修改其指向（你不希望这个对象的函数，修改了那个对象的成员变量，对吧？）。传递给const成员函数的this指针，指向一个const对象。也就是说，在const成员函数内部，这个this指针是一个指向const对象的const指针。mutable 修饰符使得const函数的行为有了一些灵活性。相当于提醒编译器，这个成员变量比较特殊，就不要进行任何只读检查了。为什么 const 对象只能够调用const成员函数呢？，其实是这样的。由于对象本身通过 const 修饰，那么指向这个对象的指针也就是指向const对象的const指针了。换句话说，指向这个对象的this指针就是指向const对象的const指针。一般成员函数要求的this指针为：指向对象的const指针。所以此处发生了参数不匹配，无法进行调用。而 const 成员函数要求的this指针，恰恰是 指向const对象的const指针。所以依然能够调用。八、const与函数将函数的形参用const修饰是希望实参在函数内部不被修改，而一般函数接口可能会遇到以下三种情况：1，const对象2，指向const对象的指针3，绑定const对象的引用4，返回值是一个const对象首先，我们看const对象的形参，这种接口用const修饰实际上没有任何意义，因为实参在传递给实参时是传递了一份副本，原实参是不会变化的。1 int main(void) 2 3 int var = 42; 4 fun(var); 5 cout var endl; / print 42 6 return 0; 7 8 void fun( int i) 9 10 i = 10;11 通过上面代码可以看出，实参如果只能过值进行传递，函数接口不用const修改，也不会令实参的值改变。而通过指针或引用传递给函数时，函数就可以通过形参来改变实参的值，这里如果需要对实参进行保护，则需要在函数接口声明形参为指向const类型的指针或引用。1 void fun( const int* p) 2 3 *p = 42; / error 4 int var = 10; 5 p = &var; / 可以改变p本身的值 6 7 void fun(const int& p) 8 9 p = 42; / error,p是一个指向const对象的引用10 有的时候，我们需要函数的返回值是一个const对象，比如我们考虑一个有理数据类，我们给类定义了一个*的重载。1 class Rational2 / .3 ;4 const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs);5 Rational a, b, c;6 a*b = c; / Error，因为左端为一个const对象如果上面代码中重载操作符返回对象不是const类型，则a*b=c这个式子就成立，实际上这与我们的内置类型的算术运算原则违背了，而我们希望我们设计的类的操作意义要像内置内类一样。