重读经典-《Effective C++》Item3：尽可能使用const

本博客（http://blog.csdn.net/livelylittlefish ）贴出作者（三二一@小鱼）相关研究、学习内容所做的笔记，欢迎广大朋友指正！

1. const关键字

const可以修饰的对象分类

• 在class外部修饰global或者namespace(reference Item2)作用域中的常量
• 在class内部修饰static和non-static成员变量
• 在文件、函数、区块作用域(block scope)中修饰被声明为static的对象
• 对于指针，可以修饰指针本省、指针所指物、或者同时修饰两者
• 修饰函数返回值，函数参数，成员函数本身

如，

char greeting[] = "Hello";

char* p = greeting;              //non-const pointer, non-const data

const char* p = greeting;        //non-const pointer, const data

char* const p = greeting;        //const pointer, non-const data

Const char* const p = greeting;  //const pointer, const data

判断规则：

• 如果const出现在*左边，表示被指物是常量
• 如果const出现在*右边，表示指针本省是常量
• 如果const出现在*两边，表示被指物和指针本身都是常量

另外，

void f1(const Widget* pw);  //f1获得一个指针，指向一个不变的Widget对象

void f2(Widget const * pw); //f2 is the same as f1

2. STL迭代器与const

STL迭代器的作用像T*指针

声明迭代器为const就像声明指针为const一样，即声明一个T* const指针，表明迭代器不能指向不同的东西，但所指的东西的值可变；

若希望迭代器所指的东西不可改变，即希望STL模拟一个const T*指针，则需要const_iterator；

如：

std::vector<int> vec;

...

const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin();  //iter即T* const指针，指针本身不可变

*iter = 10;  //ok

++iter;      //error, because iter is const

Std::vector<int>::const_iterator citer = vec.begin(); //citer即const T*指针，指针所指物不可变

*citer = 10; //error, because *citer is const

++citer;     //ok

3. 函数与const

(1) 修饰函数的返回值

另函数返回一个常量值，可以降低因客户错误造成的意外。

如：

class Rational{...};

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

Rational a, b, c;

...

(a * b) = c;  //在a*b的成果上调用operator=，对函数的返回值在进行赋值无意义

              //如果a，b都是内置类型，编译不通过

              //此处编译也不通过，因为operator*的返回值为const，不可变，对其进行赋值当然不允许

if (a * b = c)//实际上是'=='，却意外写成了'='，如果operator*函数的返回值声明为const，这类错误即可在编译期间被发现

如果函数的返回类型是个内置类型，那么改动函数返回值从来就不合法。

(2) const参数

防止在函数内对该参数进行修改。如想要键入'=='，却意外键成'='，这类的错误会在编译期间被发现。

(3) const成员函数

两个成员函数如果只是常量性(constness)不同，可以被重载。

小结：

• Const object only can call const function member, can not call non-const function member.
• Non-const object can call either const or non-const function member.
• 在const成员函数中，不能修改成员变量；若一定要修改，可将要修改的成员变量加上mutable属性。

Source code

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

class TextBlock

{

public:

    TextBlock(): text("")

     {

     }

    TextBlock(const char t[]): text(t)

     {

     }

    TextBlock(const TextBlock& tb): text(tb.text)

    {

    }

    ~TextBlock(){}

    const char& operator[](std::size_t position) const

    {

        return text[position];

    }

    char& operator[](std::size_t position)

    {

        return text[position];

    }

private:

    std::string text;

};

int main(int argc, char* argv[])

{

    TextBlock tb("Hello");

    std::cout << tb[0];     //call non-const TextBlock::operator[]

    const TextBlock ctb("World");

    std::cout << ctb[0] << endl;   //call const TextBlock::operator[]

    return 0;

}

debug

# gdb ./item3

GNU gdb Red Hat Linux (6.6-35.fc8rh)

Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.

GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are

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This GDB was configured as "i386-redhat-linux-gnu"...

Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

(gdb) b 44

Breakpoint 1 at 0x8048898: file item3.cpp, line 44.

(gdb) r

Starting program: /home/zubo/effectivecpp/item3

warning: Missing the separate debug info file: /usr/lib/debug/.build-id/ac/2eeb206486bb7315d6ac4cd64de0cb50838ff6.debug

warning: Missing the separate debug info file: /usr/lib/debug/.build-id/88/27308433e33aeefb560f42fb133577c8936f20.debug

warning: Missing the separate debug info file: /usr/lib/debug/.build-id/92/8ab51a53627c59877a85dd9afecc1619ca866c.debug

warning: Missing the separate debug info file: /usr/lib/debug/.build-id/db/8cb95645d5df469d4aece301cdb5e60087be21.debug

warning: Missing the separate debug info file: /usr/lib/debug/.build-id/ba/4ea1118691c826426e9410cafb798f25cefad5.debug

Breakpoint 1, main () at item3.cpp:44

44          TextBlock tb("Hello");

(gdb) step

TextBlock (this=0xbfd566cc, t=0x8048b00 "Hello") at item3.cpp:18

18          TextBlock(const char t[]): text(t)

(gdb)

20           }

(gdb)

20           }

(gdb)

main () at item3.cpp:45

45          std::cout << tb[0];     //call non-const TextBlock::operator[]

(gdb)

TextBlock::operator[] (this=0xbfd566cc, position=0) at item3.cpp:35

35              return text[position];

(gdb)

36          }

(gdb)

main () at item3.cpp:47

47          const TextBlock ctb("World");

(gdb)

TextBlock (this=0xbfd566c8, t=0x8048b06 "World") at item3.cpp:18

18          TextBlock(const char t[]): text(t)

(gdb)

20           }

(gdb)

20           }

(gdb)

main () at item3.cpp:48

48          std::cout << ctb[0] << endl;   //call const TextBlock::operator[]

(gdb)

TextBlock::operator[] (this=0xbfd566c8, position=0) at item3.cpp:30

30              return text[position];

(gdb) set print pretty

(gdb) p *this

$1 = {

  text = {

    static npos = 4294967295,

    _M_dataplus = {

      <std::allocator<char>> = {

        <__gnu_cxx::new_allocator<char>> = {<No data fields>}, <No data fields>},

      members of std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::_Alloc_hider:

      _M_p = 0x85c602c "World"

    }

  }

}

(gdb) c

Continuing.

HW

Program exited normally.

(gdb) q

成员函数如果是const意味着什么？

两个流派：

• Bitwise constness, 又称physical constness

观点：成员函数只有在不更改对象之任何成员变量(static除外)时才可以说是const，即不更改对象内的任何一个bit。

Bitwise constness正是C++对常量性的定义，因此const成员函数不可以更改对象内任何non-static成员变量。

• Logical constness

(4) 在const和non-const成员函数中避免重复

例如，operator[]函数，

你真正应该做的是实现operator[]的机能一次而使用它两次。即必须令其中一个调用另一个。这就是常量性转除(casting away constness)。

本例中const operator[]完全做掉了non-const版本应该做的一切，唯一的不同就是其返回类型多了一个const资格修饰，这种情况下如果将返回值的const转除是安全的，因为不能谁调用non-const operator[]，都一定首先有个non-const对象，否则不能调用non-const对象。所以令non-const operator[]调用其const兄弟是一个避免代码重复的安全做法——即使过程中需要一个转型动作。

小结：

• 运用const成员函数实现其non-const版本（即non-const版本调用const版本）来避免两者间的重复
• 不应该用const成员函数调用non-const版本来避免重复（因为const成员函数不改变对象的逻辑状态（其实就是不改变其成员变量），而non-const函数没有这样的承诺）
• const函数调用non-const函数，有可能改变对象（因为non-const函数可以对对象做任何动作）
• non-const函数调用const函数不会有这样的危险

4. 总结

const可以用在

• 指针和迭代器上
• 指针、迭代器和reference所指的对象上
• 函数参数和返回类型上
• local变量上
• 成员变量、成员函数上

Remember

• 将某些东西声明为const可以帮助编译器侦测出错误用法。const可被施加于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。
• 编译器强制实施bitwise constness，但你编写程序时应该使用“概念上的常量性”(conceptual constness)。
• 当const和non-const成员函数有着实质等价的实现时，令non-const版本调用const版本可避免代码重复。