Effective C++读书笔记（2）

2024年4月13日 139次阅读 来源: CoreDump

    这几天一直在忙换工作的事情，没有保证好更新的效率，既然决定了就不能拖拖拉拉的，从今天开始要保证3天一篇的速度，好了，让我们继续Effective C++的学习吧。

建议 03 ： 尽可能的使用const关键字

Use const whenever possible

    这条建议应该被作为信条来使用，在阅读Amazon Alexa和google Grpc源码的过程中，我发现一流大厂对这一点的执行的相当好，及时不考虑它在语法层面上的保护作用（只读），它还能非常好的告诉阅读你代码的人，这个对象/函数是只读的，它不应当被修改。它是非常有效的语义约束，不仅是对编译器，同时它也约束了开发者作出不必要的修改，既然某个对象应该是只读的，那么我们为什么不给他加个const进一步确保它不被修改呢？编译器会对所有const修饰的对象进行编译时检查（compile-time checking），确保约束没有被违反。

    首先我们来总结一下const可以使用的场景。const几乎可以用来修饰一切你能想的到的对象，包括：

  • 常量（global or in the namespace）
  • 文件
  • 函数
  • 区块作用域（block scope）中被声明为static的对象
  • 类内部成员变量
  • 指针以及指针指向

关于指针和指向的const语义是非常常见的（并且在面试中可能会被问到），如：

char strs[] = "Hello World!";
char* p = strs; //普通指针
const char* p = strs; //一个指向字符常量的指针  (non-const pointer, const data)
char* const p = strs;//一个字符指针常量  (const pointer, non-const data)
char const *p = strs;//一个指向字符常量的指针 (non-const pointer, const data)
const char* const p = strs;//一个指向字符常量的指针常量 (const pointer, const data)

看起来是有一点点绕，但是只要观察const在解引用符（*）的左边还是右边就可以判断是指针常量还是指向常量了
如果const在解引用符的左边代表指针指向一个常量值，如果const在解引用符的右边则代表指针是一个常量，指向不可修改，如果解引用符的左右都有const修饰就代表这个指针是一个指向常量的指针常量。请用下面的这句来速记：

左值右向

在左边代表指向的值不可修改，在右边代表指向不可修改。

根据习惯，在进行修饰常量指针时（const data）有的程序员习惯将const写在类型左边：

void func(const char* p);

有的习惯将const写在类型右边解引用符左边：

void func(char const *p);

这两种写法在功能上是一样的，没有本质的区别。

一些情况下，我们经常想要遍历一个容器，我们可以使用STL的迭代器来完成遍历，但是我们不希望引起容器值的改变，这个时候我们可以使用const_iterator来进行迭代过程:

std::vector<int> vec;
..

std::vector<int>::const_iterator iter = vec.begin();
for (iter; iter != vec.end(); ++iter) {
    std::cout << *iter << std:endl;
    ...//do something like print
}

书中还介绍到了如果要使得迭代器指向不可修改应该这样声明

std::vector<int> vec;
... 
const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin();
*iter = 10;  //true 指向内容可以被修改
++iter;// 报错，指向不可修改

这种情况比较少，既然用到了迭代器，不让迭代器移动不太可能，但是写法还是需要注意一下。

一般情况下我们在进行迭代器移动的时候用++iter，而不用iter++,因为++iter是左值，已经是个对象，iter++是右值，是个引用对象的表达式，返回一个临时变量，效率要低一些。

返回值const化的情况

竟然有大佬给我评论了，有点小激动。之前的描述有问题，一般情况下都不会对函数返回值进行const化，下面可能举出需要返回值const修饰的情况：

  • 函数返回值本就应该是常量的
  • 为了让重载运算符符合逻辑，运算符重载加const 约束 对 a+b+c 这样的运算没有影响，因为a+b 运算的结果是const ，但对其只是只读操作，会创建一个新的 A 类返回。
  • 通过函数创建指向常量的指针，如果通过函数来创建常字符串，除了在main 函数中约束之外，也可以在函数返回类型中约束
  • 满足对const成员函数的调用，const类型的对象，不能调用自身的非const成员函数，但是可以调用自己的const成员函数
  • const 成员函数的返回类型是引用时候，需要加const 约束

一般情况下，让函数返回一个只读值，可以降低客户错误照成的意外或者未知BUG，并且还可以保证安全性和高效性，如在有理数的运算符重载实现中，将返回值修饰为只读，可以避免用户对返回值做一些奇怪的操作产生意外结果。

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

//如进行这种操作

Rational a, b, c;
...
(a * b) = c; //这种情况少见

if (a * b = c)...// 少打了一个等号导致判断结构不符合

碰到这种问题的时候可能排错会比较浪费时间，但是如果返回值声明成const，就可以从根源上断绝这种错误的发生。

const 成员函数

将成员函数声明为const有两个好处，第一，接口使用人员可以很好的了解到这个接口是否会改变对象内容。第二，const对象使得“操作const对象”成为可能，所谓的“操作const对象”就是尽量避免pass by value造成的拷贝开销，而是替代于const对象传递(reference-to-const)，而为了实现这种方式，前提就是存在const成员函数来处理const对象。

关于成员函数的const性质有两个概念：bitwise constnesss（physical constness） 和 logical constness

bitwise const代表成员函数不直接修改对象内的任何一个bit,这种概念的好处是编译器容易检查违反点，只需要检测成员变量的赋值语句就可以了。这也正是目前C++所采用的，但是有一个问题，就是虽然函数内不会对对象进行任何修改，但是其返回值或者动作间接的导致了修改的发生，如返回了一个非const的值，外部通过修改这个值达到了修改对象的作用，如：

const CTextBlock cctb("hello"); //声明常量对象
char* pc = &cctb[0];            //调用const operator[] 取得对应下标指针 (假设操作符已经重载)
*pc = 'H';                      //还是对对象进行了修改

所以还有另外一种概念 logical constness,这种概念允许对象部分内容在const成员函数中被修改，如存在一个文本编辑器它要获取当前文本长度，那么它其实并没有修改文本内容，但是文本长度可能实时在改变，此时我们声明了一个：

std::size_t tl;
std::size_t Textpanel::length() const {
   ...
   tl = std::strlen(text); //错误 const内不允许对成员变量赋值
   return tl;
}

此时我们可以使用mutable来创建一个const相关的摆动场来允许tl可修改，只需要将tl声明成:

mutable std::size_t tl;

就可以被修改了。

虽然编译器采用的是bitwise const，但是在实际编程中我们应该使用logical constness来进行开发。

当类的non-const版本的成员函数和const版本的实现等价时，为了减少重复代码，可以采用const_cast<T&>和static_cast<const C&>来进行对const版本的Non-const拓展：

class TextBlock{

public:
const char& operator[] (std::size_t position) const {
   ...
   return text[position];
}

char& operator[] (std::size_t position) {
   return
   cons_cast<char&>(
     static_cast<const TextBlock&>(*this)[position]
     );
}
};

总结：

  • 将某些东西声明为const可以帮助编译器侦测出错误用法.const可以被用于修饰任何作用域内的对象，函数参数，函数返回类型，成员函数本体。
  • 编译器强制使用bitwise constness,但是我们在进行开发的时候应该使用概念上的常量性(conceptual constness)
  • 当const和non-const成员函数有着相同的实现时，可以在non-const版本中调用const版本并转换减少代码重复。
    原文作者：CoreDump
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000014455340
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