《C++程序設(shè)計(jì)》課件第7章

第7章const和inline7.1const變量 137.2const成員變量與成員函數(shù)7.3內(nèi)聯(lián)函數(shù)本章小結(jié)習(xí)題

const問(wèn)題一直是C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。很多從C轉(zhuǎn)成C++?的程序員可能還是會(huì)經(jīng)常使用#define這種宏定義來(lái)聲明常量，但是對(duì)于程序來(lái)說(shuō)，用const來(lái)聲明常量會(huì)更加靈活。比如用const聲明常量時(shí)可以有數(shù)據(jù)類(lèi)型，而#define這種常量的聲明就沒(méi)有數(shù)據(jù)類(lèi)型，這樣便于編譯器對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型的安全性檢查等。7.1const變量通俗地講，常量就是常數(shù)，或代表固定不變值的名字。在程序中，如果想讓某個(gè)變量的內(nèi)容從初始化后就一直保持不變，就可以定義一個(gè)常量。被const修飾的對(duì)象都受到保護(hù)，可以防止在程序中其他的地方被意外地改動(dòng)，從而提高程序的健壯性。7.1.1const與值替代

1．內(nèi)部常量在C++中，平常使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的值都可以稱(chēng)作是值常量，下面介紹幾種內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的常量。(1)實(shí)數(shù)型常量：在C++中，有兩種實(shí)數(shù)(即浮點(diǎn)數(shù))：一種是帶有小數(shù)點(diǎn)的，還有一種就是指數(shù)型的：小數(shù)點(diǎn)型：1.23 指數(shù)型：1.23e2或1.23E2(2)整型常量：十進(jìn)制：10 八進(jìn)制：012 十六進(jìn)制：0X12(3)字符常量：普通字符：'a' 特殊字符：'\n'(4)字符串常量：

"Helloworld“(5)枚舉常量：

enumday{Mon，Tue，Wends，Thu，F(xiàn)ri，Sat，Sun}；在這里，Mon的值默認(rèn)為0，后面依次加1。2．const聲明常量下面來(lái)看看在程序中定義的常量。如果在整個(gè)程序的編寫(xiě)中，在很多地方都需要用到一個(gè)常數(shù)時(shí)，那么，在這些地方的一個(gè)或多個(gè)地方寫(xiě)錯(cuò)了這個(gè)值的話(huà)，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。這時(shí)，可以給這個(gè)常數(shù)取一個(gè)名字，在每處常數(shù)被使用的地方都用這個(gè)名字代替，那么編譯器只需要檢查這個(gè)名字的拼寫(xiě)錯(cuò)誤，這樣能更容易地避免數(shù)值的不一致性導(dǎo)致的計(jì)算錯(cuò)誤。舉個(gè)常見(jiàn)的例子，在編寫(xiě)很多關(guān)于圓的周長(zhǎng)或面積的計(jì)算公式的程序時(shí)，經(jīng)常需要使用到圓周率p，此時(shí)，可以通過(guò)命名一個(gè)容易理解并且便于記憶的名字來(lái)改進(jìn)程序的可讀性，并且在定義的時(shí)候?yàn)槠浼由详P(guān)鍵字const來(lái)進(jìn)行修飾，為其加上常量的性質(zhì)，來(lái)幫助預(yù)防程序出現(xiàn)數(shù)值一致性的錯(cuò)誤。由于圓周率p不屬于C++語(yǔ)言的字符描述集的范圍，因此不能直接當(dāng)作C++程序中的變量名，所以可以用另外的名字來(lái)表示：

constfloatpi=3.141592653;

在這里，細(xì)心的讀者可能會(huì)提出疑問(wèn)：float型的變量能存儲(chǔ)上面所有小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值嗎？不錯(cuò)，的確不行！因?yàn)樵贑++中利用const關(guān)鍵字來(lái)聲明常量的時(shí)候是需要指定數(shù)據(jù)類(lèi)型的，而且C++的編譯器會(huì)進(jìn)行類(lèi)型的檢查。由于float型只能存儲(chǔ)7位有效精度的實(shí)數(shù)，因此在上面的聲明中，pi的實(shí)際值是3.141593，最后的3位是不起作用的，而且最后一位會(huì)四舍五入。如果將上面定義中的float型改為double型，則能夠完全存儲(chǔ)上面小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值。

在將某變量利用const關(guān)鍵字修飾之后，程序中的任何語(yǔ)句對(duì)它都只能讀取值而不能修改，這樣可以防止該變量的值在程序中被無(wú)意中修改。也正是由于常量不能被修改，因此，常量必須在定義時(shí)就初始化，而不能像下面的代碼：

constfloatpi;pi=3.1415926;

這樣做是錯(cuò)誤的，常量的名稱(chēng)永遠(yuǎn)都不能放在賦值語(yǔ)句的左邊。由于常量在程序運(yùn)行之前就已經(jīng)知道了它的值，即在編譯時(shí)就能求值了，因此在定義常量時(shí)，對(duì)其進(jìn)行初始化的值可以是一個(gè)常量的表達(dá)式。但是這個(gè)常量表達(dá)式中不能含有某個(gè)函數(shù)，因?yàn)橐话愕暮瘮?shù)都是在程序運(yùn)行時(shí)才能返回具體的值，在編譯時(shí)是無(wú)法獲取其返回值的。不過(guò)有一點(diǎn)比較容易混淆，即類(lèi)似于sizeof()這種看起來(lái)像函數(shù)的表達(dá)式，它其實(shí)是C++中的基本操作符，它在編譯時(shí)就可以確定返回值了，所以這種表達(dá)式可以出現(xiàn)在常量的賦值語(yǔ)句中。其實(shí)在C語(yǔ)言中就已出現(xiàn)了const，用來(lái)聲明常量，但是C語(yǔ)言中的const對(duì)數(shù)據(jù)的修飾僅僅是表明這是一個(gè)不能再被更改的普通變量，而且對(duì)該變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型沒(méi)有說(shuō)明。

3．const聲明變量在C語(yǔ)言中，const關(guān)鍵字的主要作用是定義常量、修飾函數(shù)參數(shù)和修飾函數(shù)返回值這三個(gè)；在C++中，const關(guān)鍵字不僅有這三個(gè)作用，而且還能修飾函數(shù)的定義體和定義類(lèi)中某個(gè)函數(shù)為恒態(tài)函數(shù)，即無(wú)法改變類(lèi)中的數(shù)據(jù)成員。

此外，在C語(yǔ)言中，const修飾變量時(shí)是需要占用系統(tǒng)內(nèi)存的，并且它的名字是全局符。這也使得C語(yǔ)言的編譯器不能把const修飾的對(duì)象當(dāng)作是一個(gè)編譯期間的常量。例如：

constsize=100；

chara[size];

看起來(lái)這兩個(gè)語(yǔ)句是正確的，是合理的聲明，但是這段C程序卻會(huì)得到一個(gè)編譯的錯(cuò)誤。其原因是，在C語(yǔ)言中，用const修飾的變量size占用了內(nèi)存的某個(gè)地址，故C語(yǔ)言的編譯器得不到它在編譯時(shí)的值，因此會(huì)出現(xiàn)編譯的錯(cuò)誤。在C語(yǔ)言當(dāng)中，直接用const加上變量名即可聲明一個(gè)常量，和#define一樣，無(wú)需指定該變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型。但是在C++中不行，在C++中使用const修飾變量時(shí)必須同時(shí)聲明該變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型，這也是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)特性的體現(xiàn)。

在C語(yǔ)言中還可以這樣使用const來(lái)修飾變量：

constsize；

C語(yǔ)言的編譯器把這看做是一個(gè)合理的聲明，這個(gè)聲明表示在別的地方有內(nèi)存分配，在這里進(jìn)行引用。但是這樣在C++中是不允許的，因?yàn)樵贑語(yǔ)言中默認(rèn)const是外部連接的，而在C++中默認(rèn)const是內(nèi)部連接的，所以在C++中僅僅這樣聲明是不正確的。如果想用C++達(dá)到上面同樣的目的，必須顯式地用extern將內(nèi)部連接改為外部連接：

externconstsize；這樣，C++的編譯器也能知道這是一個(gè)聲明，表示在別的地方有內(nèi)存分配。當(dāng)然，這樣顯式地在C語(yǔ)言中聲明也是可以的，但是由于在C語(yǔ)言中默認(rèn)的就是外部連接，所以這樣使用沒(méi)有太大的意義。4．const與?#define的區(qū)別其實(shí)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，在C語(yǔ)言當(dāng)中使用const的意義也不大。在前面曾提到，用const修飾的變量在編譯期間必須知道它的值，所以即使在常數(shù)表達(dá)式里想使用一個(gè)已命名的值，用const的效率并不如在預(yù)處理器中使用#define的高。因此在C語(yǔ)言里，建議還是使用#define來(lái)聲明常量。

const常量和?#define聲明的宏常量的區(qū)別如下：

(1)在C++中聲明的const常量是有數(shù)據(jù)類(lèi)型的，而用#define聲明的常量是沒(méi)有數(shù)據(jù)類(lèi)型的。因此，C++的編譯器可以對(duì)常量進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型的安全性檢查，而C語(yǔ)言的編譯器只是對(duì)?#define聲明的常量進(jìn)行字符的替代，這樣對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型不僅沒(méi)有安全性檢查，而且在字符替代的過(guò)程中，可能會(huì)產(chǎn)生意料不到的錯(cuò)誤，比如邊際效應(yīng)等。

(2)很多集成化的編譯工具在對(duì)C++程序進(jìn)行編譯時(shí)，可以對(duì)const常量進(jìn)行調(diào)試，但是對(duì)于C語(yǔ)言中的宏常量是無(wú)法進(jìn)行調(diào)試的，所以在C++中使用const常量對(duì)程序的調(diào)試也是有很大幫助的。

(3)使用const常量比?#define形式更節(jié)省空間，避免不必要的內(nèi)存分配。例如：

#defineA10 //宏定義

constinta=10; //const常量定義，此時(shí)并沒(méi)有將a放入ROM中

intb=A; //編譯期間會(huì)進(jìn)行宏替換，需要分配內(nèi)存intc=a; //此時(shí)會(huì)為a分配內(nèi)存，以后不再分配

intd=A; //編譯期間會(huì)進(jìn)行宏替換，需要再次分配內(nèi)存

inte=a; //不需要分配內(nèi)存7.1.2常量指針與指針常量

1．常量指針當(dāng)一個(gè)指針?biāo)赶虻膬?nèi)容是不能被修改的內(nèi)存空間時(shí)，稱(chēng)這個(gè)指針為常量指針。例如：

constinta=100;constint*p=&a;

此時(shí)，就稱(chēng)p為常量指針，因?yàn)橹羔榩指向的是一個(gè)常量，它占據(jù)的內(nèi)存空間是不能被外界所修改的。因?yàn)槌Ａ渴遣荒苄薷牡?，所以下面通過(guò)指針的賦值操作是錯(cuò)誤的：*p=200；常量指針的含義是指針指向了一個(gè)不能再被修改的變量，而這個(gè)指針本身是可以修改的，例如可以將上面的指針p再指向另一個(gè)常量：

constintb=200;p=&b;

這時(shí)指針p還是一個(gè)常量指針，只是它指向的是另一個(gè)常量而已，當(dāng)然在這里還是不能為*p去賦值。

常量指針有一個(gè)很特殊的用法，還是以上面已經(jīng)定義的常量指針p為例：

intc=300;p=&c;*p=400; //錯(cuò)誤

c=400; //正確變量c并不是常量，所以它可以被修改，但是為什么還是不能對(duì)*p進(jìn)行賦值呢？這是因?yàn)槎x了一個(gè)指向某個(gè)常量的指針，只是限制了這個(gè)指針的間接訪(fǎng)問(wèn)操作，而不能規(guī)定這個(gè)指針?biāo)赶虻闹灯浔旧淼牟僮鞯囊?guī)定性。就像上面將常量指針指向一個(gè)普通的變量，這樣就可以保護(hù)被指向的變量在指針的操作中無(wú)法被修改，但是可以直接操作這個(gè)非常量的值。這種用法在函數(shù)傳遞中會(huì)被經(jīng)常使用到。

下面來(lái)看看函數(shù)傳遞時(shí)const的用法：

#include<iostream>usingnamespacestd;voidmyStrcpy(char*destStr,constchar*sourceStr){ while(*destStr++=*sourceStr++) ;}intmain(){ chara[15]="Helloworld!"; charb[15]; myStrcpy(b,a); cout<<b<<endl; return0;}

運(yùn)行結(jié)果如下：char型的數(shù)組a本來(lái)是一個(gè)變量，但是在傳遞給函數(shù)strcpy作為參數(shù)時(shí)，被常量指針修飾之后就成為不能被修改的常量了，這樣就不允許對(duì)源字符串進(jìn)行任何修改。因?yàn)樵趯har型數(shù)組a傳遞給strcpy函數(shù)時(shí)，相當(dāng)于執(zhí)行了以下操作：constint*sourceStr=&a；所以在函數(shù)體里，*sourceStr是個(gè)常量，不能將*sourceStr作為左值進(jìn)行任何操作，從而達(dá)到保護(hù)源字符串的目的。當(dāng)然，在主函數(shù)中，數(shù)組a還是一個(gè)普通的變量，不受任何約束，可以隨時(shí)被修改。2．指針常量從字面意思就可以粗略地看出，指針常量是指這個(gè)指針本身就是一個(gè)常量。和常量指針相反，指針常量所指向的內(nèi)存空間的值是可以修改的，但是這個(gè)指針本身是不能被修改的。例如：

#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ chara='B'; char*constp=&a; *p='A'; cout<<*p<<endl; return0;}

運(yùn)行結(jié)果如下：

因?yàn)閜是指針常量，它本身是不能被修改的，所以它不能出現(xiàn)在賦值語(yǔ)句的左側(cè)，否則將會(huì)引起編譯錯(cuò)誤。指針常量在初始化時(shí)和普通常量一樣，既然不能被修改，那么在定義指針常量時(shí)就必須初始化。

由于*p并不是常量，因此可以對(duì)其進(jìn)行修改，例如還可以這樣做：*(p+1)

此時(shí)，可以對(duì)指針p所指向的內(nèi)存區(qū)域的下一個(gè)字節(jié)進(jìn)行操作。既然有指向常量的指針，也有指針常量，那么當(dāng)然可以定義一個(gè)指向常量的指針常量：

constinta=10;constint*constp=&a;

這時(shí)，指針p指向的是一個(gè)常量，所以*p值是不能被修改的，而指針p本身也是一個(gè)指針常量，因此指針p也是不能被修改的，即p所指向的地址是不能被修改的。所以此時(shí)p和*p都不能作為賦值語(yǔ)句的左值而被修改。7.1.3常量引用在很多時(shí)候，函數(shù)需要將非內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型(如程序員自己定義的類(lèi))的對(duì)象作為參數(shù)，而這樣的函數(shù)的運(yùn)行效率是非常低的。因?yàn)樵谶\(yùn)行期間，在函數(shù)體的內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生非內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的臨時(shí)對(duì)象用于復(fù)制其作為參數(shù)的對(duì)象，而臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造、析構(gòu)以及賦值的操作都將消耗系統(tǒng)資源。例如：

classA{ …};voidfunction(Aa){ …}

這時(shí)，為了提高效率，可以將函數(shù)參數(shù)中的類(lèi)對(duì)象改為類(lèi)對(duì)象的引用，這僅僅是借用了一下別名而已，不會(huì)產(chǎn)生非內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的對(duì)象，這樣可以大大提高程序的效率。但是，這樣做也有一個(gè)不足的地方，就是引用在傳遞的過(guò)程中有可能改變?cè)瓕?duì)象的值，這不是希望看到的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，只需要為這個(gè)引用加上const關(guān)鍵字來(lái)修飾即可：

voidfunction(constA&a)

這樣，不但不會(huì)對(duì)原對(duì)象的值有任何影響，而且比用指針更簡(jiǎn)單些，體現(xiàn)了使用const所帶來(lái)的安全性。

在C++中的引用不像指針那樣，分常量指針和指針常量，C++是不會(huì)區(qū)分某個(gè)變量的const引用和const變量的引用的。因?yàn)槟阌肋h(yuǎn)都不可能給引用本身去重新賦值，使它去指向另外一個(gè)變量，而且引用總是const的，所以無(wú)所謂什么常量引用和引用常量了。因此，像前面那樣對(duì)引用應(yīng)用const關(guān)鍵字來(lái)修飾，其作用只是使引用的目標(biāo)成為const變量，所以你不可能看到這樣的情況：

constintconst&a=1;7.1.4傳遞const值在很多時(shí)候，在調(diào)用某個(gè)需要參數(shù)的函數(shù)時(shí)，并不希望在它的函數(shù)體內(nèi)將這個(gè)參數(shù)進(jìn)行任何修改，而僅僅是將值“借給”這個(gè)函數(shù)當(dāng)作參數(shù)來(lái)使用，通常是在將值傳遞給該函數(shù)時(shí)加上關(guān)鍵字const進(jìn)行修飾以達(dá)到這個(gè)目的。下面簡(jiǎn)單看一下這種傳遞const值的方法：

voidfunction(constinta){ …}

這樣，在主函數(shù)中調(diào)用函數(shù)function時(shí)，用相應(yīng)的變量初始化const修飾的常量，在函數(shù)體中就可以按照被const修飾的內(nèi)容進(jìn)行常量化，而為該函數(shù)傳遞的參數(shù)值在該函數(shù)體內(nèi)是無(wú)法被修改的。前面兩個(gè)小節(jié)介紹的用const修飾指針或引用作為函數(shù)的參數(shù)來(lái)傳遞值，就屬于傳遞const值的特殊情況。因?yàn)楫?dāng)參數(shù)采用指針或引用來(lái)傳遞時(shí)，可以防止指針或引用所指向的內(nèi)容被意外修改。在一般的程序中，使用const指針或const引用來(lái)傳遞函數(shù)的參數(shù)的情況較為普遍，而一般在僅僅是內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的值傳遞時(shí)，建議盡量不要用const關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行修飾。因?yàn)閷?duì)于內(nèi)部數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型的參數(shù)，函數(shù)本身會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量來(lái)復(fù)制該參數(shù)的內(nèi)容，而且作為內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型，不存在構(gòu)造和析構(gòu)的問(wèn)題，復(fù)制的過(guò)程也很快，不會(huì)消耗多少系統(tǒng)資源。這樣，這個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型的參數(shù)本來(lái)就無(wú)需保護(hù)，所以這個(gè)時(shí)候更不需要利用const關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行修飾，以此達(dá)到對(duì)該參數(shù)的保護(hù)目的。當(dāng)然，顯式地使用const來(lái)修飾也不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，對(duì)于一些C++的初學(xué)者，可能還會(huì)有加深理解的作用。其實(shí)，還有一種方法可以確保在函數(shù)內(nèi)部的執(zhí)行不會(huì)影響到函數(shù)外部傳遞給函數(shù)的參數(shù)，就是在函數(shù)體的內(nèi)部定義另外一個(gè)變量來(lái)復(fù)制這個(gè)參數(shù)的值。例如：voidfunction(inta){ constint&b=a; …}

這樣，在函數(shù)體內(nèi)部只需要對(duì)變量b進(jìn)行操作即可。關(guān)于傳遞const值，有一個(gè)需要特別注意的地方，就是const只能修飾輸入函數(shù)。如果函數(shù)的某個(gè)參數(shù)是作為輸出使用的，那么這個(gè)時(shí)候，不論采用的是const指針傳遞還是const引用傳遞，都不能用const關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行修飾，否則這個(gè)函數(shù)將失去輸出的功能?？傊?，通過(guò)使用常量參數(shù)，函數(shù)的調(diào)用者可以保證他們所傳遞給函數(shù)的對(duì)象不會(huì)在函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中被改變，也不會(huì)對(duì)函數(shù)的執(zhí)行帶來(lái)任何其他影響。7.1.5返回const值當(dāng)希望函數(shù)的返回值在使用時(shí)不被外界改變時(shí)，可以為其加上const關(guān)鍵字來(lái)進(jìn)行修飾。當(dāng)然，如果一個(gè)函數(shù)的返回值是void，那么就完全不用const來(lái)對(duì)返回值進(jìn)行修飾了。其實(shí)，不僅僅是對(duì)于void型的函數(shù)返回值，如果函數(shù)返回的是內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型，也不必用const對(duì)返回值進(jìn)行修飾。例如：

constintfunction(inta){ …}

該函數(shù)返回的是int型的值，即返回的本來(lái)就是一個(gè)數(shù)值，當(dāng)然不可能再通過(guò)賦值語(yǔ)句對(duì)其進(jìn)行重新賦值。所以，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)函數(shù)的返回類(lèi)型為內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型時(shí)，建議最好將const關(guān)鍵字去掉。當(dāng)函數(shù)返回非內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型(即程序員自己定義的類(lèi))的對(duì)象或這個(gè)對(duì)象的引用時(shí)，也最好不使用const關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，因?yàn)榇藭r(shí)返回值如果具有const常量屬性，則返回的實(shí)例只能訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)自定義類(lèi)的public成員、protected成員和const成員函數(shù)(在下一小節(jié)將介紹)，而且不允許對(duì)這些成員進(jìn)行賦值操作，這在一般的軟件設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的幾率比較小。所以，不建議為返回值為某個(gè)自定義類(lèi)的對(duì)象或?qū)ο蟮囊玫暮瘮?shù)加上const來(lái)修飾返回值。

當(dāng)然，并不是當(dāng)所有的函數(shù)返回類(lèi)對(duì)象時(shí)都不適用const來(lái)修飾返回值，只是一般情況下，此時(shí)，用const修飾返回值的情況多用于二元操作符的重載并會(huì)產(chǎn)生新對(duì)象的情況。當(dāng)函數(shù)的返回值為指針時(shí)，應(yīng)為函數(shù)的返回值加上const關(guān)鍵字，那么該函數(shù)返回的指針不能被用在賦值語(yǔ)句的左側(cè)而被修改，它只能賦值給被const關(guān)鍵字修飾的同類(lèi)型的指針。例如：

constchar*function();constchar*p=function();

而下面的語(yǔ)句將會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤：

char*p=function();7.2const成員變量與成員函數(shù)1．const成員變量和普通變量一樣，在構(gòu)造一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，也可以為這個(gè)類(lèi)的某些成員加上const關(guān)鍵字來(lái)修飾，使其成為const數(shù)據(jù)成員。而對(duì)于const成員變量，需要注意的是，由于它必須被初始化而且又不能被更新，那么在構(gòu)造函數(shù)中，只能使用初始化成員列表來(lái)對(duì)其進(jìn)行初始化，如果試圖在構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)或者該類(lèi)的其他地方對(duì)const成員變量進(jìn)行初始化或修改，都會(huì)引起編譯錯(cuò)誤。例如：

#include<iostream>usingnamespacestd;classA{ constinta;public: A(intb):a(b){}

intgetA() { returna; }};intmain(){ A*a=newA(10); cout<<a->getA()<<endl; return0;}

運(yùn)行結(jié)果如下：

因?yàn)镃++是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，所以，const成員變量也只是在該類(lèi)的某個(gè)對(duì)象的生存期間內(nèi)是常量，對(duì)于整個(gè)類(lèi)來(lái)說(shuō)則是可以改變的。因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)可以創(chuàng)建很多個(gè)它自己的對(duì)象，而在這些不同的類(lèi)對(duì)象中，其const成員變量的值都可以互不相同。比如在上面的例子中，在創(chuàng)建類(lèi)A的對(duì)象時(shí)，可以為其構(gòu)造函數(shù)傳入不同的參數(shù)提供給成員初始化列表，這樣，在不同的類(lèi)對(duì)象中，常量a就具有不同的值。所以，在類(lèi)的聲明中，不能對(duì)const成員變量進(jìn)行初始化。因?yàn)樵陬?lèi)的對(duì)象沒(méi)有被具體創(chuàng)建時(shí)，編譯器無(wú)法知道某個(gè)具體對(duì)象的const成員變量的值是多少。

因此，類(lèi)中的const成員變量并不能使其在每一個(gè)類(lèi)對(duì)象中都具有固定的值，這樣在大型的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中可能會(huì)帶來(lái)一些不便。如果想要使用在整個(gè)類(lèi)中都是常量的成員，那么可以使用枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如：

classA{ enum{a=10,b=20,…}; …};

此外，這種枚舉型的常量不會(huì)占用類(lèi)對(duì)象的存儲(chǔ)空間，編譯器在編譯期間就知道這些成員變量的值。不過(guò)這種使用方法的不足之處是，枚舉的默認(rèn)類(lèi)型為整型數(shù)據(jù)，所以最大值是有限制的，而且不能表示浮點(diǎn)型的數(shù)據(jù)。2．const成員函數(shù)使用了const關(guān)鍵字進(jìn)行修飾的成員函數(shù)，稱(chēng)之為const成員函數(shù)。例如：

voidfunction()const{ …}

當(dāng)某個(gè)類(lèi)中有const成員變量時(shí)，這些const成員變量不像普通變量一樣能被該類(lèi)中的所有成員函數(shù)所訪(fǎng)問(wèn)或進(jìn)行操作，只有const成員函數(shù)才能訪(fǎng)問(wèn)或者操作類(lèi)中的常量成員或?qū)ο?，沒(méi)有加const修飾的成員函數(shù)試圖訪(fǎng)問(wèn)或操作const成員時(shí)，編譯器為了保證這些成員的const特性，會(huì)引發(fā)編譯錯(cuò)誤。當(dāng)然，在const成員函數(shù)的內(nèi)部，也不能試圖去改變const成員變量的值。

從上面的const成員函數(shù)的聲明格式可以看出，const關(guān)鍵字是加在函數(shù)說(shuō)明的后面的，它是整個(gè)函數(shù)類(lèi)型說(shuō)明的一個(gè)組成部分，所以，是否為成員函數(shù)加上const關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，是可以進(jìn)行函數(shù)重載的。而且，既然const成員函數(shù)要操作類(lèi)的const成員，那么在函數(shù)體的內(nèi)部，肯定還需要出現(xiàn)const關(guān)鍵字。前面講過(guò)，const成員變量的初始化必須放在初始化成員列表中來(lái)進(jìn)行，構(gòu)造函數(shù)是不能對(duì)const成員變量進(jìn)行操作的，所以，構(gòu)造函數(shù)是不能聲明為const的。同理，析構(gòu)函數(shù)也不可以聲明為const的。

const成員函數(shù)能訪(fǎng)問(wèn)或操作const成員變量，當(dāng)然也能訪(fǎng)問(wèn)、操作不是const的成員變量，那么這樣做又有什么意義呢？

有些時(shí)候，雖然類(lèi)的某些數(shù)據(jù)成員沒(méi)有被const關(guān)鍵字加以修飾，但是在某個(gè)函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)，還是不希望這些數(shù)據(jù)成員被修改，那么，這時(shí)為函數(shù)加上const修飾就能達(dá)到不會(huì)修改任何數(shù)據(jù)成員的目的。如果在函數(shù)體內(nèi)，不小心執(zhí)行了修改這些數(shù)據(jù)成員的操作，或者調(diào)用了其他的非const成員函數(shù)而引發(fā)某些操作時(shí)，編譯器都將提示錯(cuò)誤，這樣能大大提高程序的健壯性。下面，通過(guò)具體的程序來(lái)理解為什么要給訪(fǎng)問(wèn)普通數(shù)據(jù)成員的函數(shù)加上const修飾。

classA{public: intadd(){number++} intgetValue()const;private: intnumber;};intA::getValue()const{ //++number; //編譯錯(cuò)誤，因?yàn)樵噲D修改數(shù)據(jù)成員

//add();//編譯錯(cuò)誤，因?yàn)樵噲D調(diào)用非const成員函數(shù)

returnnumber;}

這樣，在getValue()函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程中，就能確保number的值不會(huì)被任何其他操作所修改。3．使用const的注意事項(xiàng)

(1)在能夠理解并且知道為什么要使用的情況下，要盡可能放心地去使用const關(guān)鍵字，這樣經(jīng)常可以提高程序的可讀性、可維護(hù)性以及健壯性。但是并不是說(shuō)const常量可以過(guò)多地使用。如果在某個(gè)頭文件中定義了一個(gè)常量，那么在程序鏈接時(shí)，所有使用這個(gè)頭文件的代碼都將復(fù)制這個(gè)常量，如果用到該頭文件的代碼比較多，則會(huì)增加程序的可執(zhí)行文件的大小，在一個(gè)大的工程項(xiàng)目中，這是很影響效率的。所以，不要隨便將一個(gè)對(duì)象修飾為常量，要真正需要時(shí)才使用const關(guān)鍵字。

(2)永遠(yuǎn)不要將const修飾的成員放在賦值語(yǔ)句的左側(cè)，試圖對(duì)其進(jìn)行修改，這是使用const關(guān)鍵字最基本的原則。(3)在傳遞參數(shù)時(shí)，const關(guān)鍵字一般修飾指針或者引用，而不是內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型或者是自定義類(lèi)的實(shí)例，因此這時(shí)的const關(guān)鍵字顯得沒(méi)有太大的意義。

(4)區(qū)分清楚并理解const和成員函數(shù)之間的關(guān)系：傳遞const值、返回const值和const成員函數(shù)，const關(guān)鍵字要放在需要它的地方，并了解const放在不同地方的不同意義，不要輕易地將函數(shù)的返回值修飾為const。而且，除非是操作符重載時(shí)，否則一般不要將函數(shù)的返回值的類(lèi)型聲明為對(duì)某個(gè)類(lèi)對(duì)象的const引用。

(5)應(yīng)該盡量將常量局部化，只在需要常量的模塊中定義就可以了，因?yàn)椴⒉皇撬械某Ａ慷夹枰謥?lái)訪(fǎng)問(wèn)，除非是整個(gè)工程項(xiàng)目都需要知道的關(guān)鍵常量。7.3內(nèi)聯(lián)函數(shù)在C++?程序中，一些局部的變量都是存放在棧里面，而系統(tǒng)的?？臻g是有限的，在程序中，如果頻繁地去使用一些相同的函數(shù)，就會(huì)大量地消耗?？臻g，如果?？臻g用盡了，那么程序的執(zhí)行就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。不僅僅是函數(shù)的局部變量會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，在某個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，其實(shí)是將程序執(zhí)行的順序轉(zhuǎn)移到該函數(shù)在內(nèi)存中存放的地址，在調(diào)用完該函數(shù)之后，程序的執(zhí)行將跳轉(zhuǎn)回原來(lái)的地址，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的內(nèi)容。這就要求在調(diào)用該函數(shù)之前，需要記錄調(diào)用者原來(lái)的執(zhí)行地址，調(diào)用完畢后需要返回所記錄的地址并繼續(xù)往下執(zhí)行，這在時(shí)間和空間上都會(huì)有一定的消耗，影響整個(gè)程序的執(zhí)行效率。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，在C++中特別地引入了內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用inline關(guān)鍵字來(lái)修飾。

7.3.1inline和編譯器通過(guò)以下程序來(lái)看看內(nèi)聯(lián)函數(shù)是如何解決上述問(wèn)題的：

#include<iostream>#include<string>usingnamespacestd;inlinestringfunction(inta){ return(a%2==0)?"偶數(shù)":"奇數(shù)";}voidmain(){ for(inti=0;i<10;i++) { cout<<i<<":"<<function(i)<<endl;}}

如果沒(méi)有用inline來(lái)修飾函數(shù)，那么在主函數(shù)中的循環(huán)內(nèi)部將調(diào)用10次function()函數(shù)，這樣，就會(huì)反復(fù)在棧中為function()的局部變量開(kāi)辟內(nèi)存，這將消耗大量的棧空間。

為函數(shù)function()加上inline關(guān)鍵字進(jìn)行修飾后，它就成了一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)，在主函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程之前，編譯器已經(jīng)將每次的function()函數(shù)調(diào)用都替換成：

return(a%2==0)?"偶數(shù)":"奇數(shù)";

這樣，就不會(huì)因?yàn)榉磸?fù)調(diào)用函數(shù)并為其局部變量反復(fù)開(kāi)辟?？臻g了。因?yàn)樵诔绦蚓幾g時(shí)，編譯器就已經(jīng)將程序中出現(xiàn)的調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的表達(dá)式都用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體中的語(yǔ)句進(jìn)行了替換。這樣，既不用反復(fù)地為函數(shù)的局部變量在棧中開(kāi)辟內(nèi)存空間，也不存在執(zhí)行程序在函數(shù)的調(diào)用者和函數(shù)之間來(lái)回跳轉(zhuǎn)而引起的時(shí)間和空間的消耗。

通過(guò)上面的程序片段可以很清楚地看到，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義只需要在函數(shù)聲明或定義的時(shí)候，在前面為其加上inline關(guān)鍵字即可，即

inline返回類(lèi)型函數(shù)名(參數(shù)列表){ …}

在定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí)要注意，在聲明函數(shù)為內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí)，必須同時(shí)定義該函數(shù)的函數(shù)體，如果將聲明和函數(shù)體的定義分開(kāi)，那么即使在聲明時(shí)加上了inline關(guān)鍵字，編譯器也只是將該函數(shù)當(dāng)作普通函數(shù)一樣對(duì)待。例如，如下的函數(shù)聲明中，inline關(guān)鍵字是不會(huì)起任何作用的：

inlinestringfunction(inta)；

當(dāng)某個(gè)函數(shù)加上inline關(guān)鍵字聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)以后，在程序的其他地方對(duì)該函數(shù)的調(diào)用就不像一般的函數(shù)是在函數(shù)運(yùn)行時(shí)調(diào)用，而是通過(guò)編譯器在編譯期間就已經(jīng)對(duì)該函數(shù)的調(diào)用處運(yùn)用了代碼的替換。不過(guò)要注意的是，內(nèi)聯(lián)函數(shù)必須在其第一次被調(diào)用前就定義或聲明。另外，inline關(guān)鍵字的使用并不是沒(méi)有限制的，由于編譯器對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的處理是對(duì)其在調(diào)用時(shí)實(shí)行代碼的替換，那么就要求內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)的代碼是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的，不能有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)控制語(yǔ)句或循環(huán)語(yǔ)句，如switch、for等。比如在前面所舉的例子，主函數(shù)在for循環(huán)中調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，如果內(nèi)聯(lián)函數(shù)中有更加復(fù)雜的循環(huán)語(yǔ)句，那么在執(zhí)行代碼的替換后，很可能就會(huì)造成循環(huán)結(jié)構(gòu)的混亂，從而導(dǎo)致程序的錯(cuò)誤。而且內(nèi)聯(lián)函數(shù)本身不能是直接遞歸函數(shù)，這樣，也會(huì)由于函數(shù)體內(nèi)的遞歸關(guān)系導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)的混亂。既然內(nèi)聯(lián)函數(shù)是由編譯器在編譯期間處理，那么在下一章將要介紹的虛函數(shù)就沒(méi)有辦法被編譯器當(dāng)作內(nèi)聯(lián)函數(shù)了，由于多態(tài)中虛函數(shù)的特性，要等到程序運(yùn)行時(shí)才知道到底執(zhí)行哪一個(gè)函數(shù)。實(shí)際上，內(nèi)聯(lián)函數(shù)所帶來(lái)的并不僅僅是節(jié)省函數(shù)調(diào)用對(duì)棧空間等的開(kāi)銷(xiāo)，而且會(huì)對(duì)編譯器有一定的優(yōu)化作用。因?yàn)楫?dāng)編譯器在編譯一段連續(xù)的且沒(méi)有對(duì)其他函數(shù)調(diào)用的代碼時(shí)，會(huì)大大地提高效率，所以當(dāng)使用inline關(guān)鍵字修飾一個(gè)函數(shù)使其成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí)，就可以使得編譯器在對(duì)這些連續(xù)的無(wú)函數(shù)調(diào)用的代碼進(jìn)行編譯時(shí)帶來(lái)特殊的優(yōu)化。

如果某個(gè)被inline修飾的函數(shù)的函數(shù)體很小，那么為這個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體生成的目標(biāo)代碼可能比在調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)產(chǎn)生的目標(biāo)代碼要小很多。此時(shí)，使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)多所帶來(lái)的結(jié)果就是使得目標(biāo)代碼更小，而且對(duì)指令的緩存有更高的使用率。

inline關(guān)鍵字對(duì)于編譯器來(lái)說(shuō)，其實(shí)只能算是一種建議，而不是對(duì)編譯器的命令。這個(gè)建議可以用inline關(guān)鍵字顯式或隱式地向編譯器提出。這里所說(shuō)的“隱式”，其實(shí)是對(duì)于類(lèi)的成員函數(shù)而言的，因?yàn)轭?lèi)的成員函數(shù)都被編譯器默認(rèn)為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。當(dāng)然，和前面所提到的關(guān)于inline關(guān)鍵字的使用限制一樣，只有當(dāng)成員函數(shù)的函數(shù)體沒(méi)有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)，成員函數(shù)才能被編譯器當(dāng)作內(nèi)聯(lián)函數(shù)來(lái)對(duì)待，否則，編譯器將放棄對(duì)成員函數(shù)的內(nèi)聯(lián)方式的使用。

對(duì)于普通的函數(shù)也一樣，當(dāng)函數(shù)的結(jié)構(gòu)體很復(fù)雜時(shí)，即使使用inline關(guān)鍵字進(jìn)行了修飾，在編譯時(shí)編譯器還是會(huì)放棄內(nèi)聯(lián)的方式。在這里，對(duì)前面的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行一些補(bǔ)充。編譯器是否接受inline關(guān)鍵字的請(qǐng)求，并不僅僅取決于函數(shù)體內(nèi)的結(jié)構(gòu)是否復(fù)雜。因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)并不是完美無(wú)瑕的，它的使用也是有一定的代價(jià)的。由于內(nèi)聯(lián)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)就是在調(diào)用時(shí)實(shí)行代碼的替換，那么這肯定會(huì)增加整個(gè)工程的目標(biāo)代碼的數(shù)量，因此在程序中過(guò)多地使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)就會(huì)導(dǎo)致程序的目標(biāo)代碼的龐大，從而導(dǎo)致資源有限的計(jì)算機(jī)的執(zhí)行效率的下降，這樣內(nèi)聯(lián)函數(shù)本來(lái)想體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在，甚至還不如普通函數(shù)的調(diào)用。所以，當(dāng)函數(shù)用inline關(guān)鍵字向編譯器提出請(qǐng)求時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)函數(shù)的具體情況來(lái)決定會(huì)不會(huì)對(duì)該函數(shù)真正使用內(nèi)聯(lián)的方式在編譯時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。因此，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，inline關(guān)鍵字對(duì)于編譯器僅僅是個(gè)請(qǐng)求。既然編譯器對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的操作僅僅是代碼的替換，而#define這種宏定義的方式也是替換，那么它們之間又有什么區(qū)別呢？其實(shí)，在很多時(shí)候使用宏來(lái)進(jìn)行代碼的替換，也是為了節(jié)省一些系統(tǒng)資源的開(kāi)銷(xiāo)。例如，可以通過(guò)下面的宏定義來(lái)獲得a和b中較大的一個(gè)，而不需要再去定義一個(gè)函數(shù)：

#defineMAX(a,b)((a)>(b))?(a):(b)

但是宏的使用的局限性太大，比如在前面也提到了，對(duì)于常量建議用const關(guān)鍵字而不使用#define的形式，其原因就是宏的使用沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型的檢查。你很難想象，對(duì)于一個(gè)函數(shù)來(lái)說(shuō)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)如果沒(méi)有數(shù)據(jù)類(lèi)型會(huì)是什么樣子。內(nèi)聯(lián)函數(shù)和宏定義最根本的區(qū)別是：內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用是由編譯器在編譯期間進(jìn)行函數(shù)體代碼的替換，而宏則是由預(yù)處理器在編譯之前進(jìn)行宏體對(duì)宏名的替換。下面總結(jié)一下宏定義和內(nèi)聯(lián)函數(shù)在代碼替換方面的區(qū)別：

(1)宏的替換方式是在編譯之前由預(yù)處理器進(jìn)行的，即先用宏體替換宏名，然后再進(jìn)行編譯，而內(nèi)聯(lián)函數(shù)的替換方式是在編譯時(shí)由編譯器將函數(shù)體替換為調(diào)用表達(dá)式。(2)由于在宏的定義中是沒(méi)有數(shù)據(jù)類(lèi)型的，因此宏所做的替換其實(shí)只是簡(jiǎn)單的字符串替換，而在對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用中，對(duì)于在代碼替換過(guò)程中的參數(shù)是有數(shù)據(jù)類(lèi)型限制的。

(3)在宏的定義中所使用的參數(shù)不占系統(tǒng)的內(nèi)存空間，只是做簡(jiǎn)單的字符串替換，而在對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用中，參數(shù)的傳遞則是具體變量之間的內(nèi)容傳遞，而且形參會(huì)作為代碼替代后函數(shù)的局部變量，顯然是要占系統(tǒng)的內(nèi)存空間的。因此，內(nèi)聯(lián)函數(shù)不僅能起到宏定義一樣的替換作用，節(jié)省函數(shù)在調(diào)用期間對(duì)系統(tǒng)資源的開(kāi)銷(xiāo)，而且解決了在宏的定義中沒(méi)有數(shù)據(jù)類(lèi)型的不足，比宏的使用更加靈活。7.3.2inline函數(shù)與程序效率在前一節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)，C++引入內(nèi)聯(lián)函數(shù)的目的就是希望解決程序中由于函數(shù)調(diào)用而引起的效率問(wèn)題，所以?xún)?nèi)聯(lián)函數(shù)的使用能夠提高函數(shù)的運(yùn)行效率。內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用方法和普通函數(shù)一樣，但是由于在編譯期間，編譯器已將內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體完全替代了程序中對(duì)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用，因此內(nèi)聯(lián)函數(shù)的執(zhí)行效率比一般的函數(shù)要高。在前面已經(jīng)介紹，被inline關(guān)鍵字修飾的內(nèi)聯(lián)函數(shù)不需要再像普通的函數(shù)被調(diào)用一樣，使程序的執(zhí)行權(quán)在函數(shù)的內(nèi)部和函數(shù)被調(diào)用的地方來(lái)回跳轉(zhuǎn)，在時(shí)間和空間上都大大提高了效率，而且不需要再為函數(shù)的局部變量在棧中反復(fù)開(kāi)辟內(nèi)存空間了。

一般來(lái)說(shuō)，類(lèi)中的成員函數(shù)都會(huì)被編譯器當(dāng)作內(nèi)聯(lián)函數(shù)來(lái)對(duì)待，而最常用的情況莫過(guò)于在類(lèi)中將關(guān)于類(lèi)成員存取的函數(shù)作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)來(lái)使用。因?yàn)樵诔绦騿T自定義的類(lèi)中，經(jīng)常會(huì)有很多私有的或者是受保護(hù)的數(shù)據(jù)成員，以防止外界訪(fǎng)