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C++ 基础知识:Const 关键字的含义、用法和用途

2024-04-04 18:10:22  阅读:241  来源: 互联网

标签:const C++ 关键字





关键字const是 C++ 中的基石,用于强制不变性、增强代码安全性、可读性以及向编译器和其他开发人员传达意图。它在类中的使用,特别是在成员函数中以及返回类型或函数参数中,有多种用途。让我们用详细的例子来分解它的应用和含义。


const在成员函数中


const在末尾声明的成员函数表示它不会修改类的任何成员变量。这对于旨在观察或访问数据而不更改数据的功能至关重要,从而增强代码的安全性和完整性。
 
class UserProfile {
private:
    std::string username;

public:
    UserProfile(const std::string& name) : username(name) {}

    // A const member function
    std::string getUsername() const {
        return username; // This function promises not to modify any class members
    }
};


const带函数参数


与函数参数一起使用const,尤其是通过引用传递时,可以防止函数修改参数的值。当对象传递给函数并且您希望确保它们不被更改时,这特别有用。
 
void printUsername(const UserProfile& user) {
    std::cout << "Username: " << user.getUsername() << std::endl;
    // user.setUsername("NewName"); // This would be illegal due to the const qualifier
}


const在返回类型中


应用于const返回类型不太常见,但可用于防止调用者修改返回的对象或基元。然而,它的实用性对于引用或指针来说更为明显,确保返回的引用或指针不能用于更改目标数据。
 
const std::string& getUserEmail(const UserProfile& user) {
    return user.getEmail(); // Assuming getEmail() returns a const reference to a string
    // The caller cannot use this reference to change the email in the UserProfile object
}


const在成员函数之后(常量正确性)


放置const在成员函数声明之后还可以保证该函数不会修改对象的状态,从而可以安全地调用const该类的实例。这种做法是“const 正确性”的一部分,“const 正确性”是 C++ 编程的一个关键方面,有助于防止错误。
 
class BankAccount {
private:
    double balance;
public:
    BankAccount(double initialBalance) : balance(initialBalance) {}

    // A const member function that doesn't modify any member variables
    double getBalance() const {
        return balance;
    }

    // Non-const member function that modifies the state
    void deposit(double amount) {
        balance += amount; // Modifies the member variable, hence not const
    }
};

void printBalance(const BankAccount& account) {
    std::cout << "Current balance: $" << account.getBalance() << std::endl;
    // account.deposit(100); // Illegal, as deposit() is not a const member function
}

在这个例子中,getBalance是一个const成员函数,表明它不修改对象。这允许在对象或引用上调用它const,确保该函数不会无意中更改对象状态。deposit另一方面,该方法旨在修改对象,因此未标记为const。

以这些方式使用const可以更清楚地向编译器和其他开发人员传达代码的意图。它可以防止对对象的意外修改,从而使代码更安全、更可预测。此外,它通过让您思考哪些函数应该和不应该改变对象的状态来强制执行良好的编程实践。
 

编译器优化启用const


当您用 标记变量或函数时const,您实际上是在向编译器提供有关代码的附加信息。编译器可以使用此信息来执行可能不安全或不可能的优化。

只读数据:通过将变量标记为const,尤其是全局变量或静态变量,您可以向编译器暗示这些变量可以放置在二进制文件的只读部分中。这可以减少应用程序可写数据段的大小,从而有可能降低其内存占用量。

别名:在 C++ 中,如果两个指针可以指向同一内存位置,则称它们为别名。编译器必须假设任何非const指针都可以更改它指向的数据,这可能会限制优化机会。但是,使用 时const,编译器知道某些指针或引用不会用于修改数据,从而允许对这些变量进行更积极的优化。

函数内联和循环展开:对于标记的函数const,尤其是那些较小或在循环中频繁调用的函数,编译器可以更自信地执行优化,例如内联(用函数体替换函数调用)或循环展开(优化循环执行),因为它知道该函数不会改变对象的状态。
 

常量正确性作为一种编码实践


Constconst正确性是编码中的一门学科,可确保变量在初始化后不打算修改时进行声明。这种做法扩展到确保函数不会在不应该改变对象的状态时改变它们。采用const正确性有几个好处:

安全性:它可以防止部分代码无意中修改数据,这可能会导致难以追踪的错误。例如,意外更改全局配置变量可能会产生广泛的影响。

自记录代码:当您const正确使用时,您的代码将变得更具可读性。其他开发人员(以及未来的您)可以轻松了解哪些变量不应更改以及哪些函数可以安全调用而不会影响对象的状态。

接口设计:在面向对象的设计中,const成员函数允许对象保持清晰的内部状态,同时向外界提供安全的接口。例如,getters 几乎应该总是如此,const因为它们返回有关状态的信息而不更改它。

正确使用临时对象:C++ 中的临时对象不能是非const左值引用。但是,它们可以绑定到const左值引用或右值引用。此行为可确保临时对象可以安全地传递给需要引用的函数const,从而在不牺牲安全性的情况下提高函数的灵活性。
 
void process(const HugeObject& obj) {
    // Safe to call with temporaries or const objects
}

process(HugeObject()); // This works because process expects a const reference
Cplusplus
Const
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Object Oriented

标签:const,C++,关键字
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