const 和引用作為形參，傳回類型，函數類型詳解

const作用：const 聲明的變量、(常)函數或者傳回類型其主要作用就是不可改變（相當于常量），即變量值不能改變，傳回值不能改變，(常)函數定義内部參數不能改變。下面依次介紹。

1.臨時變量、引用參數和 const聲明的形參

在參數傳遞過程中，如果實參與引用參數不比對，C++将生成臨時變量。目前，僅當參數為 const 引用時，C++才允許這麼做，但以前不是這樣。如果引用參數是 const，則編譯器将在下面兩種情況下生成臨時變量：

• 實參的類型正确，但不是左值；
• 實參的類型不正确，但可以轉換為正确的類型。

注：左值參數是可以被引用的資料對象，例如，變量、數組元素、結構成員、引用和解除引用的指針都是左值（可以通過位址通路）。非左值包括字面常量（如 10.0）和包含多項的表達式（如 x + y）。

将引用參數聲明為常量資料的引用特點：

• 使用 const 可以避免無意中修改資料的程式設計錯誤；
• 使用 const 使函數能夠處理 const 和非 const 實參，否則将隻能接受非 const 資料；
• 使用 const 引用使函數能夠正确生成并使用臨時變量。

是以，應盡量将引用類型形參聲明為 const 類型

double refcube(const double &ra)
{ return ra * ra * ra; }

//有如下調用方式
double side = 3.0;
double *pd = &side;
double &rd = side;
long edge = 5L;
double lens[4] = { 2.0, 5.0, 10.0, 20.0 };
double c1 = refcube(side);          //ra is side
double c2 = refcube(*pd);           //ra is *pd is side
double c3 = refcube(rd);            //ra is rd is side
double c4 = refcube(lens[2]);       //ra is lens[2]
double c5 = refcube(edge);          //ra is temporary(臨時的) variable
double c6 = refcube(7.0);           //ra is temporary variable
double c7 = refcube(side + 10.0);   //ra is temporary variable
           

參數 side 、len[2] 、 rd 和 *pd 都是有名稱的、double 類型的資料對象，是以可以為其建立引用，而不需要臨時變量。然而 edge 雖然是變量，但是類型卻不正确，double 引用不能指向 long。另一方面，參數 7.0 和 side + 10 的類型都正确，但沒有名稱，在這種情況下，編譯器将生成一個臨時匿名變量，并讓 ra 指向它。這些臨時變量隻在函數調用期間存在，此後編譯器便可以随意将其删除。那為什麼對于 const引用這種行為是可行的，而對于普通的引用是不行的呢？

void swapr(int &a, int &b)
{
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//執行下面語句
long a = 3, b = 5;
swapr(a, b);
           

如果順利通過編譯（有些優秀的編譯器會提示錯誤），則 a 和 b  的值沒有發生交換。因為這裡的類型不比對，編譯器将建立兩個臨時 int 變量，将他們初始化為 3 和 5 ，然後交換臨時變量的内容，而a 和 b 保持不變。如果接受引用參數的函數的意圖是修改作為參數傳遞的變量，則建立臨時變量将阻止這種意圖的實作。解決的方法是，禁止建立臨時變量，現在的 C++編譯器一般都是這樣的，禁止建立臨時變量。

對于開始寫的 refcube() 函數。該函數的目的隻是使用傳遞的值，而不是修改它們，是以臨時變量不會造成任何不利的影響，反而會使函數在處理的參數種類方面更便利。是以，如果聲明将引用指定為 const ,C++将在必要時生成臨時變量。實際上，對于形參為 const引用的 C++函數，如果實參不比對，則其行為類似于按值傳遞，為確定原始資料不被修改，将使用臨時變量來存儲值。

 2.傳回引用和傳回 const 引用

引用主要應用在結構和類的參數傳遞中，主要原因是可以節省記憶體開銷，節省了了傳遞時拷貝構造函數和資料備份的時間和記憶體空間。注意，應避免傳回函數終止時不再存在的記憶體單元引用，即傳回臨時變量的引用是不允許的。

//結構體聲明
struct free_throws
{
    std::string name;
    int made;
    int attempts;
    float percent;
}

//列印函數定義
void display(const free_throws &ft)
{
    using std::cout;
    cout << "name: " << ft.name << '\n';
    cout << " Made: " << ft.made << '\t';
    cout << "Attempts: " << ft.attempts << '\t';
    cout << "Percent: " << ft.percent << '\n';
}

//某計算函數定義
free_throws& accumulate(free_throws& target, const free_throws& source)
{
    target.attempts += source.attempts;
    target.made += source.made;
    set_pc(target);  //根據 made 和 attempts 值計算出 percent
    return target；
}
           

有以下幾條調用：

1.display(accumulate(team, two));

首先，将結構對象 team 作為第一個參數傳遞給了 accumulate()。這意味着，在 accumulate()中，target 指向的是 team。函數 accumulate()修改 team，再傳回指向它的引用。注意到傳回語句

return target;

光看這條語句并不能知道傳回的是引用，但函數頭和原型指出了這一點：

free_throws& accumulate(free_throws& target, const free_throws& source)

如果傳回類型被聲明為 free_throws 而不是 free_throws& ，上述語句将傳回 target（也就是 team）的拷貝。但傳回類型為引用，這意味着傳回的是最初傳遞給 accumulate()的 team 對象。

接下來，将 accumulate()的傳回值作為參數傳遞給了display()。display()的參數為引用，這意味着 display()中的 ft 指向的是 team，是以将顯示 team 的内容。是以下述代碼：

display(accumulate(team, two));

與下面的代碼等效：

accumulate(team, two)；

display(team);

2.accumulate(dup, five) = four;

這條語句将指派給函數調用，這是可行的，因為函數的傳回值是一個引用。其效果如下：首先 five 的資料添加到 dup 中，再使用 four 的内容覆寫 dup 的内容。在指派語句中，左邊必須是可修改的左值，也就是說，在指派表達式中，左邊的子表達式必須辨別一個可修改的記憶體塊。在這裡，函數傳回指向 dup 的引用，它确實辨別的是一個這樣的記憶體塊，是以這條語句是合法的。如果函數 accumulate()按值傳回，這條語句将不能通過編譯。 為什麼正常函數傳回值是右值呢？這是因為這種傳回值位于臨時記憶體單元中，運作到下一條語句時，它們可能不再存在。

由于傳回的是 dup 的引用，是以上述代碼與下面的代碼等效：

accumulate(dup, five);

dup = four;

其中第二條語句消除了第一條語句所做的工作，是以在原始指派語句使用 accumulate()的方式并不友好。假設我們想使用引用傳回值，但又不允許執行像給 accumulate()指派這樣的操作，隻需将傳回類型聲明為 const 的引用：

const free_throws&
    accumulate(free_throws& target, const free_throws& source);
           

現在傳回類型是 const，是不可修改的左值，是以下面的指派語句不合法：

accumulate(dup, five) = four;

但下面的語句是合法的：

display(accumulate(team, two));

這是因為 display()的形參也是 const free_throws& 類型。但下面的語句不合法，因為 accumulate()的第一個形參不是 const：

accumulate(accumulate(team, three), four);

這影響大嗎？這裡而言是不大的，因為可以這樣使用：

accumulate(team, three)；

accumulate(team, four)；

另外，還可以在指派語句右邊使用 accumulate()。

3.常成員函數

在類中使用關鍵字 const 說明的函數為常成員函數，常成員函數的說明格式如下：

類型  函數名（參數表）  const;

const 是函數類型的一個組成部分，是以在聲明函數和定義函數時都要有關鍵字 const。 在調用時不必加 const。同時 const 也可以作為函數重載的區分标志。

• 常成員函數可以通路常資料成員，也可以通路普通資料成員。常資料成員可以被常成員函數通路，也可以被普通成員函數通路。具體情況如下表：

普通成員函數和常成員函數的通路特性比較

函數類型	普通資料成員	常資料成員	常對象的資料成員
普通成員函數	可以通路，也可以改變值	可以通路，但不可以改變值	不允許通路和改變值
常成員函數	可以通路，但不可以改變值	可以通路，但不可以改變值	可以通路，但不可以改變值

• 如果将一個對象說明為常對象，則通過該對象隻能調用它的常成員函數，而不能調用普通成員函數。常成員函數是常對象唯一的對外接口，這是 C++從文法機制上對常對象的保護。
• 常成員函數不能更新對象的資料成員，也不能調用該類中的普通成員函數，這就保證了在常函數中絕對不會更新資料成員的值。