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C語(yǔ)言CONST的使用

[復(fù)制鏈接]
ID:99624 發(fā)表于 2015-12-27 05:45 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
1、什么是const?

常類型是指使用類型修飾符const說(shuō)明的類型,常類型的變量或?qū)ο蟮闹凳遣荒鼙桓碌。(?dāng)然,我們可以偷梁換柱進(jìn)行更新:)

2、為什么引入const?

  const 推出的初始目的,正是為了取代預(yù)編譯指令,消除它的缺點(diǎn),同時(shí)繼承它的優(yōu)點(diǎn)。

3、cons有什么主要的作用?

(1)可以定義const常量,具有不可變性。

例如:

const int Max="100";

int Array[Max];

(2)便于進(jìn)行類型檢查,使編譯器對(duì)處理內(nèi)容有更多了解,消除了一些隱患。

例如:

void f(const int i) { .........}

編譯器就會(huì)知道i是一個(gè)常量,不允許修改;

(3)可以避免意義模糊的數(shù)字出現(xiàn),同樣可以很方便地進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整和修改。

同宏定義一樣,可以做到不變則已,一變都變!如(1)中,如果想修改Max的內(nèi)容,只需要:const int Max="you" want;即可!

(4)可以保護(hù)被修飾的東西,防止意外的修改,增強(qiáng)程序的健壯性。

還是上面的例子,如果在函數(shù)體內(nèi)修改了i,編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò);

例如:

void f(const int i) { i="10";//error! }

(5) 為函數(shù)重載提供了一個(gè)參考。

class A

{

......

void f(int i) {......} //一個(gè)函數(shù)

void f(int i) const {......} //上一個(gè)函數(shù)的重載

......

};

(6) 可以節(jié)省空間,避免不必要的內(nèi)存分配。

例如:

#define PI 3.14159 //常量宏

const doulbe Pi="3".14159; //此時(shí)并未將Pi放入ROM中

......

double i="Pi"; //此時(shí)為Pi分配內(nèi)存,以后不再分配!

double I="PI"; //編譯期間進(jìn)行宏替換,分配內(nèi)存

double j="Pi"; //沒(méi)有內(nèi)存分配

double J="PI"; //再進(jìn)行宏替換,又一次分配內(nèi)存!

const定義常量從匯編的角度來(lái)看,只是給出了對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址,而不是象#define一樣給出的是立即數(shù),所以,const定義的常量在程序運(yùn)行過(guò)

程中只有一份拷貝,而#define定義的常量在內(nèi)存中有若干個(gè)拷貝。

(7) 提高了效率。

編譯器通常不為普通const常量分配存儲(chǔ)空間,而是將它們保存在符號(hào)表中,這使得它成為一個(gè)編譯期間的常量,沒(méi)有了存儲(chǔ)與讀內(nèi)存的操作,

使得它的效率也很高。

3、如何使用const?

(1)修飾一般常量

   一般常量是指簡(jiǎn)單類型的常量。這種常量在定義時(shí),修飾符const可以用在類型說(shuō)明符前,也可以用在類型說(shuō)明符后。

例如:

int const x="2";  或  const int x="2";

(2)修飾常數(shù)組

   定義或說(shuō)明一個(gè)常數(shù)組可采用如下格式:

   int const a[5]={1, 2, 3, 4, 5}; 

const int a[5]={1, 2, 3, 4, 5};

(3)修飾常對(duì)象

 常對(duì)象是指對(duì)象常量,定義格式如下:

class A;

   const A a;

A const a;

   定義常對(duì)象時(shí),同樣要進(jìn)行初始化,并且該對(duì)象不能再被更新,修飾符const可以放在類名后面,也可以放在類名前面!

(4)修飾常指針

const int *A;    //const/修飾指向的對(duì)象,A可變,A指向的對(duì)象不可變

int const *A;   //const修飾指向的對(duì)象,A可變,A指向的對(duì)象不可變

int *const A;    //const修飾指針A, A不可變,A指向的對(duì)象可變

const int *const A; //指針A和A指向的對(duì)象都不可變

(5)修飾常引用

 使用const修飾符也可以說(shuō)明引用,被說(shuō)明的引用為常引用,該引用所引用的對(duì)象不能被更新。其定義格式如下:

   const double & v;

  (6)修飾函數(shù)的常參數(shù)

const修飾符也可以修飾函數(shù)的傳遞參數(shù),格式如下:

void Fun(const int Var);

告訴編譯器Var在函數(shù)體中的無(wú)法改變,從而防止了使用者的一些無(wú)意的或錯(cuò)誤的修改。

(7)修飾函數(shù)的返回值:

const修飾符也可以修飾函數(shù)的返回值,是返回值不可被改變,格式如下:

const int Fun1();

const MyClass Fun2();

(8)修飾類的成員函數(shù):

const修飾符也可以修飾類的成員函數(shù),格式如下:

class ClassName

{

public:

   int Fun() const;

  .....

};

這樣,在調(diào)用函數(shù)Fun時(shí)就不能修改類里面的數(shù)據(jù)

(9)在另一連接文件中引用const常量

extern const int i; //正確的引用

extern const int j="10"; //錯(cuò)誤!常量不可以被再次賦值

另外,還要注意,常量必須初始化!

例如:

const int i="5";

4、幾點(diǎn)值得討論的地方:

(1)const究竟意味著什么?

說(shuō)了這么多,你認(rèn)為const意味著什么?一種修飾符?接口抽象?一種新類型?

也許都是,在Stroustup最初引入這個(gè)關(guān)鍵字時(shí),只是為對(duì)象放入ROM做出了一種可能,對(duì)于const對(duì)象,C++既允許對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)初始化,也允

許對(duì)他進(jìn)行動(dòng)態(tài)初始化。理想的const對(duì)象應(yīng)該在其構(gòu)造函數(shù)完成之前都是可寫(xiě)的,在析夠函數(shù)執(zhí)行開(kāi)始后也都是可寫(xiě)的,換句話說(shuō),const對(duì)

象具有從構(gòu)造函數(shù)完成到析夠函數(shù)執(zhí)行之前的不變性,如果違反了這條規(guī)則,結(jié)果都是未定義的!雖然我們把const放入ROM中,但這并不能夠

保證const的任何形式的墮落,我們后面會(huì)給出具體的辦法。無(wú)論const對(duì)象被放入ROM中,還是通過(guò)存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制加以保護(hù),都只能保證,對(duì)于

用戶而言這個(gè)對(duì)象沒(méi)有改變。

(2)位元const V.S. 抽象const?

對(duì)于關(guān)鍵字const的解釋有好幾種方式,最常見(jiàn)的就是位元const 和 抽象const。下面我們看一個(gè)例子:

class A

{

public:

......

A f(const A& a);

......

};

如果采用抽象const進(jìn)行解釋,那就是f函數(shù)不會(huì)去改變所引用對(duì)象的抽象值,如果采用位元const進(jìn)行解釋,那就成了f函數(shù)不會(huì)去改變所引用

對(duì)象的任何位元。

我們可以看到位元解釋正是c++對(duì)const問(wèn)題的定義,const成員函數(shù)不被允許修改它所在對(duì)象的任何一個(gè)數(shù)據(jù)成員。

為什么這樣呢?因?yàn)槭褂梦辉猚onst有2個(gè)好處:

最大的好處是可以很容易地檢測(cè)到違反位元const規(guī)定的事件:編譯器只用去尋找有沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)成員的賦值就可以了。另外,如果我們采用了位

元const,那么,對(duì)于一些比較簡(jiǎn)單的const對(duì)象,我們就可以把它安全的放入ROM中,對(duì)于一些程序而言,這無(wú)疑是一個(gè)很重要的優(yōu)化方式。

當(dāng)然,位元const也有缺點(diǎn),要不然,抽象const也就沒(méi)有產(chǎn)生的必要了。

首先,位元const的抽象性比抽象const的級(jí)別更低!實(shí)際上,大家都知道,一個(gè)庫(kù)接口的抽象性級(jí)別越低,使用這個(gè)庫(kù)就越困難。

其次,使用位元const的庫(kù)接口會(huì)暴露庫(kù)的一些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),而這往往會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面效應(yīng)。所以,在庫(kù)接口和程序?qū)崿F(xiàn)細(xì)節(jié)上,我們都應(yīng)該采用

抽象const。

有時(shí),我們可能希望對(duì)const做出一些其它的解釋,那么,就要注意了,目前,大多數(shù)對(duì)const的解釋都是類型不安全的,這里我們就不舉例子

了,你可以自己考慮一下,總之,我們盡量避免對(duì)const的重新解釋。

(3)放在類內(nèi)部的常量有什么限制?

看看下面這個(gè)例子:

class A

{

private:

const int c3 = 7; // ???

static int c4 = 7; // ???

static const float c5 = 7; // ???

......

};

你認(rèn)為上面的3句對(duì)嗎?呵呵,都不對(duì)!使用這種類內(nèi)部的初始化語(yǔ)法的時(shí)候,常量必須是被一個(gè)常量表達(dá)式初始化的整型或枚舉類型,而且必

須是static和const形式。這顯然是一個(gè)很嚴(yán)重的限制!

那么,我們的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)為什么做這樣的規(guī)定呢?一般來(lái)說(shuō),類在一個(gè)頭文件中被聲明,而頭文件被包含到許多互相調(diào)用的單元去。但是,為

了避免復(fù)雜的編譯器規(guī)則,C++要求每一個(gè)對(duì)象只有一個(gè)單獨(dú)的定義。如果C++允許在類內(nèi)部定義一個(gè)和對(duì)象一樣占據(jù)內(nèi)存的實(shí)體的話,這種規(guī)

則就被破壞了。

(4)如何初始化類內(nèi)部的常量?

一種方法就是static 和 const 并用,在內(nèi)部初始化,如上面的例子;

另一個(gè)很常見(jiàn)的方法就是初始化列表:

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) {}

private:

const int test;

};

還有一種方式就是在外部初始化,例如:

class A

{

public:

A() {}

private:

static const int i; //注意必須是靜態(tài)的!

};

const int A::i=3;

(5)常量與數(shù)組的組合有什么特殊嗎?

我們給出下面的代碼:

const int size[3]={10,20,50};

int array];

有什么問(wèn)題嗎?對(duì)了,編譯通不過(guò)!為什么呢?

const可以用于集合,但編譯器不能把一個(gè)集合存放在它的符號(hào)表里,所以必須分配內(nèi)存。在這種情況下,const意味著“不能改變的一塊存儲(chǔ)

”。然而,其值在編譯時(shí)不能被使用,因?yàn)榫幾g器在編譯時(shí)不需要知道存儲(chǔ)的內(nèi)容。自然,作為數(shù)組的大小就不行了:)

(6)this指針是不是const類型的?

this指針是一個(gè)很重要的概念,那該如何理解她呢?也許這個(gè)話題太大了,那我們縮小一些:this指針是個(gè)什么類型的?這要看具體情況:如

果在非const成員函數(shù)中,this指針只是一個(gè)類類型的;如果在const成員函數(shù)中,this指針是一個(gè)const類類型的;如果在volatile成員函數(shù)中

,this指針就是一個(gè)volatile類類型的。

(7)const到底是不是一個(gè)重載的參考對(duì)象?

先看一下下面的例子:

class A

{

......

void f(int i) {......} //一個(gè)函數(shù)

void f(int i) const {......} //上一個(gè)函數(shù)的重載

......

};

上面是重載是沒(méi)有問(wèn)題的了,那么下面的呢?

class A

{

......

void f(int i) {......} //一個(gè)函數(shù)

void f(const int i) {......} //?????/

......

};

這個(gè)是錯(cuò)誤的,編譯通不過(guò)。那么是不是說(shuō)明內(nèi)部參數(shù)的const不予重載呢?再看下面的例子:

class A

{

......

void f(int& ) {......} //一個(gè)函數(shù)

void f(const int& ) {......}//?????/

......

};

這個(gè)程序是正確的,看來(lái)上面的結(jié)論是錯(cuò)誤的。為什么會(huì)這樣呢?這要涉及到接口的透明度問(wèn)題。按值傳遞時(shí),對(duì)用戶而言,這是透明的,用

戶不知道函數(shù)對(duì)形參做了什么手腳,在這種情況下進(jìn)行重載是沒(méi)有意義的,所以規(guī)定不能重載!當(dāng)指針或引用被引入時(shí),用戶就會(huì)對(duì)函數(shù)的操

作有了一定的了解,不再是透明的了,這時(shí)重載是有意義的,所以規(guī)定可以重載。

(8)什么情況下為const分配內(nèi)存?

以下是我想到的可能情況,當(dāng)然,有的編譯器進(jìn)行了優(yōu)化,可能不分配內(nèi)存。

A、作為非靜態(tài)的類成員時(shí);

B、用于集合時(shí);

C、被取地址時(shí);

D、在main函數(shù)體內(nèi)部通過(guò)函數(shù)來(lái)獲得值時(shí);

E、const的 class或struct有用戶定義的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)或基類時(shí);。

F、當(dāng)const的長(zhǎng)度比計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)還長(zhǎng)時(shí);

G、參數(shù)中的const;

H、使用了extern時(shí)。

不知道還有沒(méi)有其他情況,歡迎高手指點(diǎn):)

(9)臨時(shí)變量到底是不是常量?

很多情況下,編譯器必須建立臨時(shí)對(duì)象。像其他任何對(duì)象一樣,它們需要存儲(chǔ)空間而且必須被構(gòu)造和刪除。區(qū)別是我們從來(lái)看不到編譯器負(fù)責(zé)

決定它們的去留以及它們存在的細(xì)節(jié)。對(duì)于C++標(biāo)準(zhǔn)草案而言:臨時(shí)對(duì)象自動(dòng)地成為常量。因?yàn)槲覀兺ǔ=佑|不到臨時(shí)對(duì)象,不能使用與之相關(guān)

的信息,所以告訴臨時(shí)對(duì)象做一些改變有可能會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)然,這與編譯器有關(guān),例如:vc6、vc7都對(duì)此作了擴(kuò)展,所以,用臨時(shí)對(duì)象做左值,

編譯器并沒(méi)有報(bào)錯(cuò)。

(10)與static搭配會(huì)不會(huì)有問(wèn)題?

假設(shè)有一個(gè)類:

class A

{

public:

......

static void f() const { ......}

......

};

我們發(fā)現(xiàn)編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)樵谶@種情況下static不能夠與const共存!

為什么呢?因?yàn)閟tatic沒(méi)有this指針,但是const修飾this指針,所以...

(11)如何修改常量?

有時(shí)候我們卻不得不對(duì)類內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,但是我們的接口卻被聲明了const,那該怎么處理呢?我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的看法如下:

1)標(biāo)準(zhǔn)用法:mutable

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const { test="i"; }

private:

mutable int test;//這里處理!

};

2)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換:const_cast

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ const_cast (test)=i; }//這里處理!

private:

int test;

};

3)靈活的指針:int*

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ *test=i; }

private:

int* test; //這里處理!

};

4)未定義的處理

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ int *p=(int*)&test; *p=i; }//這里處理!

private:

int test;

};

注意,這里雖然說(shuō)可以這樣修改,但結(jié)果是未定義的,避免使用!

5)內(nèi)部處理:this指針

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i) { }

void Setvalue(int i)const

{ ((A*)this)->test=i; }//這里處理!

private:

int test;

};

6)最另類的處理:空間布局

class A

{

public:

A(int i="0"):test(i),c('a') { }

private:

char c;

const int test;

};

int main()

{

A a(3);

A* pa=&a;

char* p=(char*)pa;

int* pi=(int*)(p+4);//利用邊緣調(diào)整

*pi=5; file://此處改變了test的值!

return 0;

}

雖然我給出了6中方法,但是我只是想說(shuō)明如何更改,但出了第一種用法之外,另外5種用法,我們并不提倡,

(12)最后我們來(lái)討論一下常量對(duì)象的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建。

既然編譯器可以動(dòng)態(tài)初始化常量,就自然可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建,例如:

const int* pi="new" const int(10);

這里要注意2點(diǎn):

1)const對(duì)象必須被初始化!所以(10)是不能夠少的。

2)new返回的指針必須是const類型的。

那么我們可不可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組呢?

答案是否定的,因?yàn)閚ew內(nèi)置類型的數(shù)組,不能被初始化。

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