C++学习之const成员函数(函数声明后加const,或称常量成员函数)用法详解

    xiaoxiao2021-03-26  9

    在C++的类定义里面,可以看到类似下面的定义:

    01 class List { 02 private: 03      Node * p_head; 04      int length; 05      …… 06 Public: 07      int GetLength () const; 08      bool GetNodeInfo(const int index,Node & buffer) const {…… } 09      bool DeleteNode(const int index); 10      ………… 11 }

    可以看到,在GetLength和GetNodeInfo两个成员函数的参数列表后面出现了一个const。这个const指明了这个函数不会修改该类的任何成员数据的值,称为常量成员函数。 对于const函数的外部定义,也不能忘记书写const限定符,如下面给出GetLength函数(指返回链表的长度)的定义:

    1 int List::GetLength() const //这里依然不能忘记const 2 { 3      Return length; 4 }

    如果在const成员函数的定义中出现了任何修改对象成员数据的现象,都会在编译时被检查出来,如:

    1 int List::GetLength() const 2 { 3      Return length++; //错误! 4 }

    const成员函数存在的意义在于它能被const常对象调用。我们都知道,在定义一个对象或者一个变量时,如果在类型前加一个const,如const int x;,则表示定义的量为一个常量,它的值不能被修改。但是创建的对象却可以调用成员函数,调用的成员函数很有可能改变对象的值,比如下面这段程序:

    1 const List myList; 2 myList.DeleteNode(3); //错误,DeleteLength是非const成员函数

    显然调用DeleteNode这个成员函数删除一个链表结点后,很有可能改变对象中length(链表长度)这个值,这不符合const对象的规定。但是,如果不允许const对象调用任何成员函数又是非常不合理的。于是,我们把那些肯定不会修改对象的各个属性值的成员函数加上const说明符,这样,在编译时,编译器将对这些const成员函数进行检查,如果确实没有修改对象值的行为,则检验通过。以后,如果一个const常对象调用这些const成员函数的时候,编译器将会允许。比如:

    1 const List myList; 2 myList.GetLength(); //正确,GetLength是const常函数,它返回链表长度,的确没有改变 3 //属性值的行为,被检验通过

    你可能会问,为什么不在一个const常对象调用成员函数的时候再进行检查呢?如果被调用的函数会改变对象的属性值,则立即打住就是了。这样就不用麻烦地在成员函数后面加const限定符了。然而,这无疑会大大增加编译时间。考虑下面这段代码:

    1 const List MyList; 2 MyList.GetLength(); 3 …… 4 MyList.GetLength(); 5 ……

    这段代码中,GetLength被调用了两次,但是编译时却也要检查两次,倘使一个成员函数被调用多次,那么他将在每次调用的时候都会被检查。这显然大大不利。而如果在定义类的时候加上const限定符对常函数加以标记,那么编译器只是检查一次就好,在const对象调用成员函数时,const函数将会被直接放行。所以,C++采取了const限定符描述常函数方案而摈弃了后者。所以,即使一个函数没有修改对象值的行为,如果没有加上const限定符说明是常函数,那么const对象依然不能调用它。 然而,有些时候,我们却必须要让const函数具有修改某个成员数据值的能力。比如一些内部的状态量,对外部用户无所谓,但是对整个对象的运行却大有用处,如支持缓存的技术。遇到这种问题,我们可以把一个成员数据定义为mutable(多变的),它表示这个成员变量可以被const成员函数修改却不违法。比如下面定义了一个is_valid类成员:

    01 class List 02 { 03 private: 04      …… 05      mutable bool is_valid; 06      …… 07 public: 08       bool CheckList() const 09      { 10           if(length >= 1) then return is_valid =true; 11           else return is_valid = false; //正确! 12       };

    这样,即使像CheckList这样的const成员函数修改它也是合法的。 但需要注意的时,不可滥用mutabe描述符,如果在某个类中只有少数一部分是被允许const常量函数修改的,使用mutable是再合适不过的。如果大部分数据都定义为mutable,那么最好将这些需要修改的数据放入另一个独立的对象里,并间接地访问它。

    参考资料:《C++ Programming Language 第三版》 注:本文属知无涯原创,转载请注明出处!

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