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  • C++成员函数形参列表后的const
    千次阅读 多人点赞
    2018-05-29 22:13:18

    一 问题

    有时候我们在阅读一些源码时,发现有些类的成员函数的形参列表后面有个const,但是使用的时候感觉跟那些没有const的成员函数没有啥区别,举个简单栗子如下,

    #include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    
    class TestClass
    {
    public:
        TestClass() : val(100) {}
        virtual ~TestClass() {}
    
    
        int getVal_v1()
        {
            return val;
        }
    
        int getVal_v2() const
        {
            return val;
        }
    
    private:
        int val;
    };
    
    
    int main()
    {
        TestClass tc;
    
        int a = tc.getVal_v1();
        int b = tc.getVal_v2();
    
    	cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    	cout << "getVal_v2: " << b << endl;
    
        return 0;
    }
    
    

    编译运行都ok,输出如下,
    这里写图片描述
    有点懵,那这个const有什么作用呢?

    要回答这个问题,需要先回顾一下类的this指针。


    二 回顾this指针

    继续分析上一节的程序,当我们实例化类TestClass生成了对象tc,然后调用成员函数getVal_v1(),就可以拿到tc的private变量val,看上去一气呵成,但是这里需要思考一个问题:getVal_v1()是怎么拿到val的呢?

    这就是靠this指针来完成的,成员函数通过this这个额外的隐式参数来访问调用它的对象。当我们调用成员函数时,会用对象的地址来初始化this指针(对象就是调用成员函数的对象)。这样我们在成员函数里就可以拿到对象的私有变量了。
    getVal_v1()函数也可以写成如下形式,(一般为了方便会省去this)

    int getVal_v1()
    {
        return this->val;
    }
    

    this形参是隐式定义的,不会显式地出现在成员函数形参列表里,但实际是存在的,所以任何自定义为this的参数或变量都是非法的。
    因为this指针总是指向这个对象,所以this是一个常量指针,不允许修改this的值。this指针的默认初始化过程等价如下,
    TestClass *const this = &tc;

    ps:常量指针和指针常量是不同意思,常量指针是说指针的值是const的,指针常量是说指针指向的变量的值是const的,还有常指针常量,看字面就知道是把常量指针和指针常量合在一起,不但指针本身是const的,而且指针指向的变量也是const的。OMG!!!


    三 成员函数后的const

    下面就把目光转向本文开始讨论的问题:成员函数形参列表后的const有什么作用?

    成员函数形参列表后带const,这样的成员函数叫做类的const成员函数,也叫常量成员函数。这个const作用是用来修改隐式this指针的类型,把它变成常指针常量(请阅读上一节的ps部分,如果还看不懂,就请查阅《C++ primer 5th》2.4.2节)。

    为何要转变?这里以上一节的代码为例,默认情况下,this指针是常量指针,但是如果tc是个常量对象,那么this的默认初始化就是非法的,C++规定只能使用指向常量的指针来存放常量对象的地址。这里修改下第二节的代码,如下,

    #include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    
    class TestClass
    {
    public:
        TestClass() : val(100) {}
        virtual ~TestClass() {}
    
    
        int getVal_v1()
        {
            return val;
        }
    
        int getVal_v2() const
        {
            return val;
        }
    
    private:
        int val;
    };
    
    
    int main()
    {
        const TestClass tc;
    
        int a = tc.getVal_v1();
        int b = tc.getVal_v2();
    
    	cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    	cout << "getVal_v2: " << b << endl;
    
        return 0;
    }
    
    

    这里把tc声明为常量对象,此时再编译就出错了。
    这里有2个解决办法:

    1. 在成员函数getVal_v1()的形参列表后加上const,编译就ok了,也可以正常运行;
    2. 不加const,然后在main函数里注释掉getVal_v1()的相关语句,程序也可以正常编译运行,如下,(可以看出常量对象只能调用常量成员函数)
    int main()
    {
        const TestClass tc;
    
        // int a = tc.getVal_v1();
        int b = tc.getVal_v2();
    
    	// cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    	cout << "getVal_v2: " << b << endl;
    
        return 0;
    }
    

    讲到这里,就弄明白这个const的作用了,就是把this指针由默认的常量指针变成常指针常量。有了const后,this指针的初始化过程就等价如下,
    const TestClass *const this = &tc;
    因为此时this是指向常量的,所以常量成员函数不能改变调用它的对象的内容,也就是不能修改对象的私有变量值。

    另外,非常量对象可以调用常量成员函数,但也是无法修改对象的内容的。


    四 结语

    经过上述三节,就搞明白成员函数形参列表后const的作用了,简单概述下,就是把this指针由默认的常量指针变成常指针常量,然后常量对象就可以调用这些常量成员函数了。

    这里再贴一个《C++ primer 5th》中关于常量成员函数的note:
    常量对象,以及常量对象的引用或指针都只能调用常量成员函数。

    本文主要参考《C++ primer 5th》关于常量成员函数的讲述,也算是总结一下自己的理解。

    如果有写的不对的地方,希望能留言指正,谢谢阅读。

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    函数在定义的时候,可以定义“形参列表”,用于接收参数!形参列表就是定义一系列的参数,可以是变量或函数指针。形参变量用于接收函数调用的时候,传递过来的数据。

    这里我们先讲解形参是变量的知识,后续再讲解形参是函数指针的知识。

    根据函数的定义格式如下:

    返回数据类型 函数名(形参列表)

    {

    函数体

    }

    那么,形参列表是变量的时候,就是如同定义变量一样,如下:

    返回数据类型 函数名(数据类型名 变量名)

    如果要定义多个参数变量,定义格式如下:

    返回数据类型 函数名(数据类型名 变量名1, 数据类型名 变量名2, … 数据类型名 变量名N)

    可以看到,形参列表就是定义多个变量的列表,定义情况有:

    (1) 如果不定义形参列表,函数形参可以使用void关键字修饰;

    (2) 如果只定义1个变量,可以如同定义变量一样,末尾不需要用引号“;”结束;

    (3) 如果定义多个变量,在定义不同变量之间是有逗号“,”分隔开;

    注意:虽然可以在形参列表中定义多个参数,但是,在编写程序的时候,要考虑函数模块之间的“耦合性”和“扩展性”。不要传递太多的参数。如果项目需求改动,需要修改某个参数,就会导致函数接口的改动,函数接口的改动对程序的改动很大,这种操作应该极力避免。

    当学习到结构体之后,我们可以把多个参数封装到一个结构体中,函数的参数只需要传递一个结构体变量就OK了。那么,当有数据需要改动,只需要修改结构体的定义和数据,函数的接口不需要修改,那么,函数模块之间的耦合性就降低,提高程序函数模块之间的扩展性。这就是函数模块扩展性好的一个表现形式,也是定义函数时需要思考的注意点。

    举例说明形参列表的定义如下:

    void func1(int a); //表示func1函数接收一个int类型的参数

    void func2(int a, int b, int c)//表示func2函数接收3个int类型的参数

    那么,调用函数的时候,有:

    (1) func1(8); 此时,调用func1函数,在参数中填入8这个数值,那么,就把8这个数值传递给形参变量a。等价于:

    int a = 8;

    所以,就是把8整数值赋给形参变量a;

    (2) func2(6, 7, 8); 此时,调用func2函数,在参数列表中填入6, 7, 8这个数值,那么,就会按顺序把数值6赋给形参变量a,把数值7赋给形参变量b,把数值8赋给形参变量c。等价于:

    int a = 6;

    int b = 7;

    int c = 8;

    所以,就是按顺序,把调用func2函数时的参数,设置到形参变量。

    那么,下面编写程序测试,看看怎么样使用定义函数的“形参列表”,测试代码如下:

     

    程序运行结果如下:

     

    可以看到,调用func1(10); 的时候,把实参10这个数值,传递给func1()函数的形参变量a;所以,在func1()函数中输出形参变量a的值,就是10这个数值。

    同理,func2(6, 7, 8); 函数的调用,是把实参6, 7, 8分别赋给func2()函数的形参变量 a, b, c。等效于:

    int a = 6;

    int b = 7;

    int c = 8;

    所以,func2()函数的形成变量a, b, c分别得到6, 7, 8这些数值。

    韦凯峰 Linux C/C++ 程序设计教程,Linux 系统编程,Openwrt 系统开发,微信:13926572996,QQ:1523520001,博客:www.mylinux.vip

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    目录

    一、形参列表

    1、形参列表、构造函数体内、变量声明时 赋值的区别

    (1) 形参列表

    (2) 构造函数体内

    (3) 变量声明

    2、必须放初始化列表进行初始化的三种情况

    (1) 没有默认构造函数的自定义类

    (2) 引用

    (3) const修饰的成员变量

    二、explicit关键字

    三、static成员

    1、静态成员的特性

    2、静态成员函数的特性


    一、形参列表

    形参列表的作用是给成员变量赋初值,在构造函数的末尾,以一个冒号开始,变量之间以分号隔开,括号中放初始值

    但是赋值的话,我们不是可以在构造函数内部对变量 “初始化” 吗,我们甚至还能在声明的时候赋值。下面就需要了解一下,形参列表赋值,和其他方式的赋值有什么区别

    1、形参列表、构造函数体内、变量声明时 赋值的区别

    (1) 形参列表

    形参列表就算不写,编译器也会自动生成一份有些变量尽管没有在形参列表初始化,编译的时候依然会自动补上

    值得注意的是,形参列表只能初始化一次,也就是只能赋值一次

     但是下面三种情况或者类型,必须要进行初始化,而且只能在形参列表初始化

    (1) 没有默认构造函数的自定义类

    (2) 引用

    (3) const修饰

    (2) 构造函数体内

    构造函数体准确说,变量并不是被初始化了,而是被再次赋值了

    在进入函数体之前,会先经过形参列表,这里虽然没写,但是编译器会自动生成一份

     等到进入函数体内部,只不过是把原本的值给覆盖了

    (3) 变量声明

    下面这种写法乍一看是在给numbers赋初值,这种说法并不严谨,其实这是C++11引入的新特性,这是在给numbers赋缺省值

    2、必须放初始化列表进行初始化的三种情况

    (1) 没有默认构造函数的自定义类

    上面提到,形参列表即便不写,编译器也会自动生成(如下),但是这个时候会调用默认构造函数

    Animal():cat()

    如果这个时候没有默认构造函数,那就必须通过形参来初始化了

    Animal(Cat cat):_cat(cat)

     这个时候就会调用有参构造函数

    (2) 引用

    引用相当于给一个变量起别名,既然是起别名,那就必须要知道是给谁起别名,这就要求引用在初始化的时候绑定一个变量

    但是为什么只能放形参列表呢??

    因为一旦进入到函数体内部,那就是赋值了,而不是初始化

    (3) const修饰的成员变量

    和引用类似,const修饰的变量必须在声明的时候就绑定一个变量或者常量

    进入到构造函数的函数体内,实际是赋值,相当于要改变 变量的值

    所以只能放在形参列表初始化

    二、explicit关键字

    假设我们要通过有参构造函数来初始化一个对象,我们多数会通过下面这种方式来实现

    对象能否通过等号'='来初始化,答案是可以的!

    尽管如此,这种实现方式的可读性较差,我们不希望自己定义的类支持这种写法,所以我们可以在构造函数的前面加上 explicit关键字

    三、static成员

     static修饰的成员变量,称为静态成员变量;static修饰的成员函数,称为静态成员函数

    1、静态成员的特性

    (1)  static修饰的成员变量在 全局变量区,不属于任何实例,所以static修饰的成员变量必须在类外被初始化,而且不带static

    (2)  类静态成员可以使用  类名::静态成员  或者 对象.静态成员 来访问

    2、静态成员函数的特性

    静态成员没有隐藏的 this指针,无法访问任何非静态成员

    在java中的一种解释是,static修饰的成员函数在类被创建的时候就已经存在了,而无static修饰的成员函数只有在被调用的时候才会存在

    ——》 已经存在的无法调用不存在的,所以静态成员函数 无法调用 非静态成员函数;

    ——》当无static修饰的成员函数被创建出来的时候,static修饰的成员函数早就存在了,

            所以非静态成员函数 可以调用 静态成员函数

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空空如也

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