没有学不会的 C++：const 关键字

2023年4月1日 371次阅读

const 是 C++ 中的关键字，它会在编译期间（时机很重要），告诉编译器这个对象是不能被修改的。初学者一般会认为 const 是个麻烦的东西，因为它常常让你的程序编译不通过，而去掉了 const 之后，就不会有这么多「问题」了，实不相瞒，其实我刚学 C++ 的时候，有一段时间就处于这种状态。

但实际上，const 非常有用：

  1. 他可以保护变量，防止它们被无意的修改。
  2. 它可以传达有效的信息给读你代码的人：这个变量是不能被修改的，或者这个函数不会修该对象的成员，等。
  3. const 关键字可以优化编译结果，让可执行程序更为紧凑。
  4. const 修饰的变量还可以写入 ROM 介质。

总之，我认为合理的使用 const 可以让你写出来的程序更为严谨、健壮，不易出错，乃至于更加高效。

const 与变量

用 const 修饰常量，比较容易混淆的是：「 const 类型的常量指针」和「指针所指向的内容为 const 」之间的区别：

int i = 0;
const int* p1 = &i; 
int const* p2 = &i;

上面代码表示指针所指的内容为 const，你不能做 *p1 = 1; 这样的操作，但可以 p1++;

int* const p3 = &i; 
const int* const p4 = &i;

以上代码中，p3 为 const 指针，你无法修改 p3，如 p3++;，但你可以执行 *p3 = 1;。最后一行中，p4 和其所指向的内容都是 const 的。这里的规律是：*如果 const 在 `` 号左边，就表示指针所指的内容是常量，否则指针本身是常量。**

另外，我们要尽可能的减少对 const 常量的强制转换操作，即将 const 变量强制转换为非 const 的，或相反，尤其是前者，因为这会破坏你对常量赋予的承诺，可能会导致误操作，从而引入隐蔽 bug。

const int i = 9;
// 强制将常量 i 转换为普通变量
const_cast<int&>(i) = 6;  
int j;
// 编译失败; 因为该语句强制将变量 j 转换成了常量
static_cast<const int&>(j) = 7;

const 与函数

const 与函数结合，我们需要考虑3种情况：

  1. const 常量作为函数的参数传入
  2. 函数返回 const 类型
  3. 声明类的成员函数为 const

当 const 常量作为参数传入时，该常量一定需要是引用类型，否则 const 起不到应有的作用，例如

class Dog {
    string name_;
public:
    Dog(const string& name) { name_ = name; }
    void setName(const string name);
    void setName(string name);
};

上面两个 setName() 函数等价，因为它们都是值传递（pass-by-copy），进入函数的参数是一个临时副本，既然是一个副本，修改它或不修改它对外部没有任何影响，所以这样的声明没有意义。要使上面的 const 产生意义，应该改为传引用（pass-by-reference）的方式

    void setName(const string& name);
...
    Dog dog("");
    string strname = "xiao-D";
    dog.setName(strname)

此时，外部调用 setName 就不用担心该函数会修改实参 strname 了。除此之外， setName 还可以被重载（overload）

    void setName(string& name); // 这里也只能是引用传递
    void setName(const string& name);

调用规则为，当你的实参为 const 类型时，会调用 void setName(const string& name); 函数，否则调用 void setName(string& name);

和函数的参数为 const 一样，当函数返回 const 类型时，也需要是引用类型，否则没有意义，即

    const string& getName() { return name_; }

这样可以防止外部对 object 的内部成员进行修改。

最后，我们来看一下 const 类型的函数，将以下函数加到 Dog 类中：

    void bark() const { cout << "dog " << name_ << " bark."; }

const 类型的函数表明该函数不会修改对象的成员，同时该函数也不可以调用非 const 函数，例如如下操作都是不允许的

    void bark() const {
        name_ = "da-D"; // can't modify any member
        setName("mark"); // can't call a non-const function
    }

除此之外，const 类型的函数也是可以重载的，即

    void bark() const { cout << "const dog " << name_ << " bark." << endl; }
    void bark() { cout << "non-const dog " << name_ << " bark." << endl; }

调用规则是，当对象是 const 类型时，调用 const 类型的函数，否则调用非 const 类型的函数。

Dog d1;
d1.bark("QQ");
const Dog d2;
d2.bark("Wechat");

得到的结果为：

non-const dog QQ bark.
const dog Wechat bark.

参考：

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