读书笔记-thinking in c++ -常量

const最初的动机是取代预处理器#define进行的值替代从这以后它曾被用于指针、函数变量、返回类型、类对象以及成员函数。所有这些用法在概念上是一致的，但是在用法上稍有区别，这篇文章用来说明这些用法。

值替换与常量折叠

C中由#define定义的宏变量在预处理器阶段执行文本替换，将宏变量替换为值，因此宏变量只存在于预处理阶段。值替换的缺点是它只是进行文本替换，而不能进行类型检查。

C++中使用const来消除这一问题，具体做法是把值替换交给编译器。在编译阶段进行值替换，编译器在这个阶段可以执行类型检查．

C++中的const默认是内部链接，即只在定义它的文件内可见，而在连接时不会被其它编译单元可见．

使用const是高效的，因为除了以下两种情形外，Ｃ++不会对const变量分配内存：

使用extern关键字定义const变量，使其连接性变为外部连接，这时编译器必须为它分配内存空间
对const变量执行取地址操作（甚至把它传递给一个带引用参数的函数），编译器也会为它分配存储空间
这样就省去了读取存储器和内存的开销．在进行完数据的类型检查以后，为了代码更高效，值也许会折叠进代码中．例如以下代码示例：

int main(int argc, char *argv[])
{
const int bufferSize = 100;
char buff[bufferSize];
return 0;
}

bufferSize是一个const变量，值为100,在这个例子中，它并没有占据内存空间，而是被直接折叠(常量折叠 constant folding)进代码：

main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq	%rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq	%rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
subq	$144, %rsp
movl	%edi, -132(%rbp)
movq	%rsi, -144(%rbp)
movq	%fs:40, %rax
movq	%rax, -8(%rbp)
xorl	%eax, %eax
movl	$100, -116(%rbp)	//直接使用立即数100，而没有进行寄存器或者存储器的读取操作
movl	$0, %eax
movq	-8(%rbp), %rdx
xorq	%fs:40, %rdx
je	.L3
call	__stack_chk_fail
.L3:
leave
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc

为了使const成为外部连接以便让另一个文件使用它，必须明确的把它定义为extern,如：

extern const int x = 1;

指针

可以分为指向const的指针和const指针，前者是指针指向的对象被当作const,不可以通过指针修改它的值，定义形式是cosnt放在*号的前面；后者是指针本身是一个const指针，定义形式是cosnt放在*号的后面．

传递参数和返回值

如果一个函数的参数是常量，那么在这个函数内就不可以改变该参数的值．可以把一个非const变量赋值给一个const变量，反之不行．

如果一个函数按值返回值一个const，如果返回值的类型是用户定义的类型时，那么该返回值不能作为左值；而对于内建类型来说，就没必要用const来修饰，因为编译器本来就没让它成为一个左值．

临时量

有时候，在求表达式值期间，编译器会生成临时对象，他们由编译器决定它们的去留以及他们的存在细节，而对于用户来说它们是不可见的．
临时对象都是const

class X{
int i;
public:
X(int ii = 0){i = ii;}
void modify(){i++;}
};

X f5(){
return X();
}

const X f6(){
return X();
}

void f7(X& x)[
x.modify();
}

int main(){
f5() = X(1);//编译可以通过，但是实际存在问题
f5().modify();//同上
f7(f(5));//编译错误
｝

在表达式f7(f(5))中，f5()返回一个非const Ｘ对象，编译器编译器必须产生一个临时对象保存f5()的返回值，使它能够传递给f7(),如果f7()的参数是按值传递的话，他能很好的工作，然后在f7()中形成那个临时量的副本，不会对临时量Ｘ产生任何影响．但是f7()是按非const引用传递的，它要取临时对象Ｘ的地址，而临时对象是const,所以回报错，这种错误很容易发现．
表达式

f5() = X(1);
f5().modify();

编译器为f5()的返回值创建临时对象，它是const的，这两个表达式都会修改该const临时量，这是错误１，表达式被编译过后，临时对象也会消除，结果丢失了所有的修改，这是错误２，

如果编写一个函数，使它能够正确的接受const临时变量，可以把它的参数定义为常引用．

void g(const X& x){
x.modify();
}

类

const用于类的两种方法：定义类的const成员，定义const类对象．

非static的const 数据成员

这些const数据成员是具有对象属性的：在这个对象的生命周期内，它是一个常量，然而对这个常量来讲，每个不同的对象可以含有一个不同的值．
这种类型的const数据成员的初始化必须在类的构造函数的初始化列表进行．因为在这个表里的初始化发生在构造函数的任何代码执行之前，这是所有const初始化的地方．

static 的const数据成员

定义方式static const datatype name,这类数据成员具有类属性：所有类对象共享一个static成员．
必须在static const定义的地方对它进行初始化，即直接在类里进行初始化：

class X{
staitc const int a = 10;
....
};

const对象和成员函数

const对象：在创建时构造函数被调用，编译器必须保证const对象的数据成员在其生命期内不被改变．
那么编译器如何知道那些成员函数会改变数据？它又如何知道哪些成员函数对const对象是安全的？
只有const成员函数可以被const对象安全的调用，const成员函数需要在函数声明的最后加上const关键字，在函数定义处也必须有const关键字，告诉编译器这个函数不会改变数据成员，在const成员函数中如果改变数据成员或调用非const成员函数，编译器都会报错．