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【转】使用const提高函数的健壮性

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【转】使用const提高函数的健壮性

说明:此内容转自林锐的那个《高质量C++/C编程指南》.

11.1 使用const提高函数的健壮性

看到const关键字,C++程序员首先想到的可能是const常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const定义常量,那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值,甚至函数的定义体。

constconstant的缩写,“恒定不变”的意思。被const修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。

11.1.1 用const修饰函数的参数

如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”,都不能加const修饰,否则该参数将失去输出功能。

const只能修饰输入参数:

      如果输入参数采用“指针传递”,那么加const修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。

例如StringCopy函数:

        void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource是输入参数,strDestination是输出参数。给strSource加上const修饰后,如果函数体内的语句试图改动strSource的内容,编译器将指出错误。

     如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加const修饰。

例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A为用户自定义的数据类型。

    对于非内部数据类型的参数而言,象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A类型的临时对象用于复制参数a,而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率,可以将函数声明改为void Func(A &a),因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点:“引用传递”有可能改变参数a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加const修饰即可,因此函数最终成为void Func(const A &a)。

以此类推,是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?完全没有必要,因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程,而复制也非常快,“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

    问题是如此的缠绵,我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下,如表11-1-1所示。

对于非内部数据类型的输入参数,应该将“值传递”的方式改为“const引用传递”,目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。

对于内部数据类型的输入参数,不要将“值传递”的方式改为“const引用传递”。否则既达不到提高效率的目的,又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。

11-1-1 “const &”修饰输入参数的规则

11.1.2 用const修饰函数的返回值

如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const修饰,那么函数返回值(即指针)的内容不能被修改,该返回值只能被赋给加const修饰的同类型指针。

例如函数

        const char * GetString(void);

如下语句将出现编译错误:

        char *str = GetString();

正确的用法是

        const char *str = GetString();

如果函数返回值采用“值传递方式”,由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中,加const修饰没有任何价值。

    例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。

    同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void),其中A为用户自定义的数据类型。

    如果返回值不是内部数据类型,将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。但此时千万千万要小心,一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了,否则程序会出错。见6.2节“返回值的规则”。

函数返回值采用“引用传递”的场合并不多,这种方式一般只出现在类的赋值函数中,目的是为了实现链式表达

例如

    class A

    {…

        A & operate = (const A &other);    // 赋值函数

    };

    A a, b, c;         // a, b, c 为A的对象

   

    a = b = c;            // 正常的链式赋值

    (a = b) = c;      // 不正常的链式赋值,但合法

如果将赋值函数的返回值加const修饰,那么该返回值的内容不允许被改动。上例中,语句 a = b = c仍然正确,但是语句 (a = b) = c 则是非法的。

11.1.3 const成员函数

    任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const类型。如果在编写const成员函数时,不慎修改了数据成员,或者调用了其它非const成员函数,编译器将指出错误,这无疑会提高程序的健壮性。

以下程序中,stack的成员函数GetCount仅用于计数,从逻辑上讲GetCount应当为const函数。编译器将指出GetCount函数中的错误。

    class Stack

{

    public:

        void     Push(int elem);

        int     Pop(void);

        int     GetCount(void) const; // const成员函数

    private:

        int     m_num;

        int     m_data[100];

};

    int Stack::GetCount(void) const

{
        ++ m_num; // 编译错误,企图修改数据成员m_num

    Pop();     // 编译错误,企图调用非const函数

    return m_num;

    }

    const成员函数的声明看起来怪怪的:const关键字只能放在函数声明的尾部,大概是因为其它地方都已经被占用了。

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