【Effective C++】const的使用

对于const，最为熟悉的就是，它允许你指定一个语义约束，也就是指定一个不该被改动的对象，而编译器会强制实施这项约束。const 修饰的值是只读的变量，而不是常量，其值在编译时不能被使用，因为编译器在编译时不知道其存储的内容。下面程序说明

// .c file , c project
#include <stdio.h>

const int Size = 100;

int main()
{
int arr[Size];  //编译出错

return 0;
}

C语言中，编译出错，表明 const 修饰的值不是常量(C语言)。但在C++中同样的代码却不会出现编译错误，因为C++扩展了const 的含义，所以C++和C在某些细节上还是有区别的，不过const在C++中更多的是应用在类中，这里主要讨论C++中的const 。
含指针情况下，const 到底修饰谁？先忽略类型名，const 离谁近，就修饰谁。或者，如果关键字 const 出现在 * 左边，表示被指的对象不可改；如果出现在 * 右边，则表示指针自身不可改，如果两边都有，那就是指针和指针所指的对象不可改。

下面就重点探讨C++类中的 const。

一、const 数据成员

const 数据成员只在某个对象生存期内是只读变量，而对于整个类而言是可变的，因为类可以创建多个对象，不同的对象其 const 数据成员可以是不同值，const 数据成员必须被初始化，且必须使用初始化列表，不能在构造函数的函数体中初始化。

/*错误初始化方式*/
class Test
{
public:
Test()
{
i = 5;   //错误
}

private:
const int i;
};

/*正确初始化方式*/
class Test
{
public:
Test():i(5) {}

private:
const int i;
};

因为定义是在类本身定义的时候进行的(class {}范围)，调用构造函数的时候，首先是给该实例(类的具体对象)分配空间，使用初始化列表就是在分配空间的时候，同时将其空间初始化，而在构造函数的函数体内，所有变量(常量)的空间都已经分配好了，对于const成员变量本身是不能改变其值的，构造函数的函数体{}内的操作只能是赋值，对const 成员变量赋值操作，自然是非法操作。所以const 数据成员的初始化只能在类构造函数的初始化表中进行。

二、const 函数

重头戏来了，const 最具威力的用法是面对函数声明时的应用，在一个函数声明式内，const 可以和函数返回值、各参数、函数本身(成员函数)产生关联。

1、const 函数返回值，即令函数返回一个const 类型，最突出的应用就是运算符重载时保证与内置类型运算符兼容，这样在某些运算符重载时，就不会自创出一些没意义的自定义类型运算符。

class Rational { ... };
const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs);

这样当指向下列操作时就会编译出错。

Rational a, b, c;
(a * b) = c;    //error

如果函数返回值不为const 类型，那么上面的操作是不会出错的，但是这与内置类型不兼容，内置类型不允许对两个数值的乘积再做一次赋值。只要const 了函数返回至，那么这个函数调用就别想作左值。

2、const 参数，保证函数内部不会修改该值，const 作为形参自然伴随着引用或指针，不然就没有实际意义，常用的是 const 引用形参，这样既确保了被调函数不会改变主调函数的数据，又不会像非指针、非引用的参数那样要发生复制，提高效率，虽然传值形式的函数调用也不会修改主调函数的数据，但函数调用时需要额外开辟栈空间拷贝一份副本。需要注意的是形参为const 时，最好实参也为const。如果主函数里面定义了一个const 变量，那么操作该变量的函数的对应形参就必须是const。

3、const 成员函数，将const 实施于成员函数的目的，是为了确认该成员函数可作用于const 对象身上。成员函数声明为const 类型，就意味着该函数不允许修改类中的成员数据(除非成员数据标记为 mutable)，这样编译器看到函数定义为const ，就知道并认为该函数不会去修改类成员数据。

const 成员函数的定义(声明)方式怪怪的，const 放在函数名后面，函数体前面

class Test
{
public:
int fun(int random_arg) const
{
//code
}
};

实际上上面的函数可理解为以下形式

int fun(const Test* this, int random_arg) const {	/*code*/  }

修饰符const 的作用是限制指针this 指向的对象(const 在 * 左边)只读，也就是调用该函数的对象是只读，该函数不可修改该对象，一旦发现函数体内有修改该对象数据的行为就报错。C++中，this指针是隐藏的，所以就有了前面的const 成员函数声明方式。

C++规定，const 对象只能与const 成员函数连用，目的是为了保护const 对象数据不被改写。另外const成员函数的声明与定义形式需保持一致性，否则编译器将不认为二者是同一个函数。

总结：

1）const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员，也可以访问const对象内的所有数据成员；

2）非const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员，但不可以访问const对象的任意数据成员；

3）作为一种良好的编程风格，在声明一个成员函数时，若该成员函数并不对数据成员进行修改操作，应心可能将该成员函数声明为const 成员函数。