从C语言过渡到C++之const
1. 定义常量
1.1 C语言中定义常量的方法
在C语言从零开始这个系列中,我们讲了C语言定义常量的方法。没有看过的同学请参考:C语言从零开始(五)-常量&变量
为什么要定义常量我就不再赘述了,这里重点说说这么定义有什么不好。经常有这样的面试题:请写出下面这段代码的执行结果:
#include <stdio.h> #define SUM 5 + 1; void main() { int a = 2 * SUM; printf("%d", a); }
经常有人答12,其实结果是11。不信你用计算机运行一下试试。
为什么会错呢,因为#define定义的常量是伪常量,它在参加编译时做的是原样字符替换。就是2 * SUM这句在编译器看来应该是
int a = 2 * 5 + 1;
如果你的本意是想得到12,那么定义中应该这么写:
#define SUM (5 + 1);
这样的经典错误很多人都犯过,虽然道理大家都知道,但是总会因为粗心大意掉进这个坑里。
于是,C++引入const常量彻底解决了这个问题。后来部分C语言的编译器也开始支持const的使用,这就充分说明了它的价值。
1.2 const常量
在C++中,我们用下面的形式定义常量:
const int MONTH = 12; const int SUM = 5 + 1;
严格意义上讲,const常量应该叫做“常变量”,它定义了一个值不会被修改的变量。
为了代码风格统一,我们依然习惯把const常量用全大写字母命名。
特点
const常量与普通常量最大的不同有两点:
值不能改变
可以用作数组大小的定义
例如:
const int MAX = 10; int arr[MAX] = {0}; for (int i = 0; i < MAX; i++) { // Do something }
1.3 作用范围
const定义的常量的作用域类似与static,只能被当前文件访问。如果想在其他文件中使用该如何写呢?
// file1 const int MAX = 10; // file 2 extern const int MAX;
不过并不推荐这么使用,还是建议大家把const定义写在头文件中,在需要的文件中包含这个头文件。
2. 指针与const
const的修饰特点是修饰离它最近的部分。它一般有两种用法。
2.1 指向const变量的指针
让指针指向一个const对象,防止指针修改所指向的值。
int age = 30; const int* ptr = &age;
这段代码定义了一个指针ptr,它指向一个const int类型的数据,不可修改。
*ptr += 1; // 报错 cin >> *ptr; // 报错
这两种写法都是非法的。
注意:依然可以用 age变量修改。
2.2 const指针
将指针本身声明为一个常量,防止指针位置改变
int a = 3; int* const p = &a; p++; // 错误
注意:只有const指针能够指向const变量,例如:
const int a = 9; const int* p = &a; // 正确 int* ptr = &a; //错误
特殊使用:
const int* const p = &a;
这句话的意思是指针变量和指向的地址中的内容都不可变
3. 函数与const
3.1 const参数
如果希望参数在函数内部不被修改,可以用const修饰,如下:
void fun(const int a) { a++; // 非法操作 }
由于a被const修饰为常变量,因此再对它进行a++操作就会报错。
这种写法的目的只是为了限制参数在函数内部的修改,如今越来越多的人喜欢这样实现:
void fun(int a) { const int& b = a; b++; // 非法操作 }
效果是完全一样的。
3.2 const返回值
如果函数返回值是一个基本数据类型,用const修饰是没有意义的。比如:
const int fun() { return 1; }
fun()函数的返回值是不可能做“左值”再被修改的,因为没人会这么使用:
fun() = 2;
编译器也会把这种写法先过滤掉。
一般,const只用来修饰返回值是一个类的对象的函数。例如:
class A { public: A() { m_i = 0; } A(int i) : m_i(i){} void Modify(int i) { m_i = i; } private: int m_i; }; A GetA() { return A(1); } const A GetConstsA() { return A(1); } void Update(A& a) { a.Modify(2); } void Update2(const A& a) { A m = a; m.Modify(2); } int main() { GetA() = A(1); // 正确 GetA().Modify(5); // 正确 GetConstsA() = A(1); // 报错 GetConstsA().Modify(); // 报错 Update(GetA()); // 正确 Update(GetConstsA()); // 报错 Update2(GetConstsA()); // 正确 return 0; }
能看懂其中的奥秘吗?总结一下,const修饰的返回值如果是类的对象,那么:
这个返回值不能做左值(放在等号左边被赋值或者调用其成员函数)
这个返回值的别名必须也被const修饰
4. 举一反三
知道了一般参数和返回值被const修饰的情况,我们应该能够推导出const修饰指针参数和返回值的情况。我们用一段代码来看看容易出现的错误。
void fun1(int* p) { // Do nothing } void fun2(const int* cp) { *cp = 3; // 错误 int i = *cp; int* ip2 = cp; // 错误 } const char* fun3() { return "result of function fun3()"; } const int* const fun4() { static int i; return &i; } int main() { int x = 0; int* p = &x; const int* cp = &x; fun1(p); fun1(cp); // 错误 fun2(p); fun2(cp); char* cp = fun3(); // 错误 const char* ccp = fun3(); int* p2 = fun4(); // 错误 const int* const ccp = fun4(); const int* cp2 = fun4(); *fun4() = 1; // 错误 return 0; }
这段程序的各种赋值其实完全符合第2部分中介绍的原则。在传参和赋值的过程中需要注意:
指针内容被const修饰时,*p不可修改
指针内容被const修饰时,不能赋值给内容非const的指针
指针变量和内容都被const修饰时,只能给相同情况的指针赋值
说起来有些拗口,仔细想想其实和第二部分所讲的内容相似。
OK,今天就先到这里。
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