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使用const 提高函数的健壮性 |
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作者：未知 来源：月光软件站 加入时间：2005-2-28 月光软件站 |
看到const 关键字，C++程序员首先想到的可能是const 常量。这可不是良好的条件
反射。如果只知道用const 定义常量，那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const 更大的
魅力是它可以修饰函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。
const 是constant 的缩写，“恒定不变”的意思。被const 修饰的东西都受到强制保
护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议：“Use
const whenever you need”。
1 用const 修饰函数的参数
如果参数作输出用，不论它是什么数据类型，也不论它采用“指针传递”还是“引
用传递”，都不能加const 修饰，否则该参数将失去输出功能。
const 只能修饰输入参数：
?? 如果输入参数采用“指针传递”，那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针，
起到保护作用。
例如StringCopy 函数：
void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);
其中strSource 是输入参数，strDestination 是输出参数。给strSource 加上const
修饰后，如果函数体内的语句试图改动strSource 的内容，编译器将指出错误。
?? 如果输入参数采用“值传递”，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该
输入参数本来就无需保护，所以不要加const 修饰。
例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将
函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A 为用户自定义的数据类型。
?? 对于非内部数据类型的参数而言，象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比
较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、
复制、析构过程都将消耗时间。
为了提高效率，可以将函数声明改为void Func(A &a)，因为“引用传递”仅借用
一下参数的别名而已，不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点：
“引用传递”有可能改变参数a，这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const
修饰即可，因此函数最终成为void Func(const A &a)。
以此类推，是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x)，以便
提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制
也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。
问题是如此的缠绵，我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。
对于非内部数据类型的输入参数，应该将“值传递”的方式改为“const 引用传
递”，目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。
对于内部数据类型的输入参数，不要将“值传递”的方式改为“const 引用传递”。
否则既达不到提高效率的目的，又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不
应该改为void Func(const int &x)。
2 用const 修饰函数的返回值
?? 如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const 修饰，那么函数返回值（即指针）
的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。
例如函数
const char * GetString(void);
如下语句将出现编译错误：
char *str = GetString();
正确的用法是
const char *str = GetString();
?? 如果函数返回值采用“值传递方式”，由于函数会把返回值复制到外部临时的存储
单元中，加const 修饰没有任何价值。
例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。
同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void)，其中A 为用户自定义的
数据类型。
如果返回值不是内部数据类型，将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)
的确能提高效率。但此时千万千万要小心，一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的
“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了，否则程序会出错。见6.2 节“返回值的规则”。
?? 函数返回值采用“引用传递”的场合并不多，这种方式一般只出现在类的赋值函数
中，目的是为了实现链式表达。
例如
class A
{?
A & operate = (const A &other); // 赋值函数
};
A a, b, c; // a, b, c 为A 的对象
?
a = b = c; // 正常的链式赋值
(a = b) = c; // 不正常的链式赋值，但合法
如果将赋值函数的返回值加const 修饰，那么该返回值的内容不允许被改动。上例
中，语句 a = b = c 仍然正确，但是语句 (a = b) = c 则是非法的。
3 const 成员函数
任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const 类型。如果在编写const 成员函
数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其它非const 成员函数，编译器将指出错误，
这无疑会提高程序的健壮性。
以下程序中，类stack 的成员函数GetCount 仅用于计数，从逻辑上讲GetCount 应
当为const 函数。编译器将指出GetCount 函数中的错误。
class Stack
{
public:
void Push(int elem);
int Pop(void);
int GetCount(void) const; // const 成员函数
private:
int m_num;
int m_data[100];
};
int Stack::GetCount(void) const
{
++ m_num; // 编译错误，企图修改数据成员m_num
Pop(); // 编译错误，企图调用非const 函数
return m_num;
}
const 成员函数的声明看起来怪怪的：const 关键字只能放在函数声明的尾部，大
概是因为其它地方都已经被占用了。
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