GotW #6: const的正确用法

原文在http://www.gotw.ca/gotw/006.htm
看过Exceptional C++的可以跳过。
难度：6/10
尽量使用const，但别太过头了。这儿有个使用const的例子，有些是明显或不明显应该用const的，有些则是不该用const的。
问题：
const能帮你写出更安全的代码，也能帮助编译器优化。所以你应该尽量的使用const。但是尽量是多少呢？
别改变下面这段代码的结构，它是纯粹拼凑出来的。只能增加或删去const和一些变量。
加分题：找出代码中由于const的错误使用从而导致未定义的运行结果或者编译出错的地方。
    class Polygon {
    public:
      Polygon() : area_(-1) {}

      void AddPoint( const Point pt ) {
        InvalidateArea();
        points_.push_back(pt);
      }

      Point GetPoint( const int i ) {
        return points_[i];
      }

      int GetNumPoints() {
        return points_.size();
      }

      double GetArea() {
        if( area_ < 0 ) // if not yet calculated and cached
          CalcArea();     // calculate now
        return area_;
        }

    private:
      void InvalidateArea() { area_ = -1; }

      void CalcArea() {
        area_ = 0;
        vector<Point>::iterator i;
        for( i = points_.begin(); i != points_.end(); ++i )
          area_ += /* some work */;
      }

      vector<Point> points_;
      double        area_;
    };

    Polygon operator+( Polygon& lhs, Polygon& rhs ) {
      Polygon ret = lhs;
      int last = rhs.GetNumPoints();
      for( int i = 0; i < last; ++i ) // concatenate
        ret.AddPoint( rhs.GetPoint(i) );
      return ret;
    }

    void f( const Polygon& poly ) {
      const_cast<Polygon&>(poly).AddPoint( Point(0,0) );
    }

    void g( Polygon& const rPoly ) {
      rPoly.AddPoint( Point(1,1) );
    }

    void h( Polygon* const pPoly ) {
      pPoly->AddPoint( Point(2,2) );
    }

    int main() {
      Polygon poly;
      const Polygon cpoly;
      f(poly);
      f(cpoly);
      g(poly);
      h(&poly);
    }

答案：
class Polygon {
public:
Polygon() : area_(-1) {}

void AddPoint( const Point pt ) {
InvalidateArea();
points_.push_back(pt);
}
1.因为pt是值传递的，所以const没什么用。
Point GetPoint( const int i ) {
return points_[i];
}
2.同上。通常值传递时const是没用的。
3.应该是const成员函数。因为GetPoint()没改变对象的状态。
4.（存争议）返回非内部类型的值时，通常应为const。这样当调用者试图修改这个临时对象的值时，编译器会报错。比如，poly.GetPoint(i)=Point(2,2);毕竟要让它运行，GetPoint()应该返回一个引用，而不是值。过一会还将看到GetPoint()返回常量或者const引用是有用处的，因为operator+()里它将要被用作const对象。
[备忘]：Lakos(pg.618)反对返回const值，认为对于内部类型来说是多余的。（比如返回const int），他认为这会妨碍模板的实例化。
[指导意见]：当返回非内部类型的值时，返回const值。
int GetNumPoints() {
return points_.size();
}
5.同上。这个函数应该是const成员函数。

（尽管如此，这里也不应该返回const int。因为这个int值已经是右值，而且把它赋给const会影响模板的实例化，而且很容易搞晕别人。）
double GetArea() {
if( area_ < 0 ) // if not yet calculated and cached
 CalcArea(); // calculate now
 return area_;
}
6.即使该函数修改了对象的内部状态，它仍然应该是const成员函数。因为从表面看，状态未改变（函数内可能会有计算和缓存，但这只是实现上的细节，从逻辑上看对象的状态应该是不变的）。所以area_应该声明为mutable。如果你的编译器不支持mutable，那你就需要用const_cast处理area_。（最好在这里加上注释，下次编译器支持mutable后，及时改成mutable），但别忘了必须把函数声明成const成员函数。
private:
void InvalidateArea() { area_ = -1; }
7.虽然这里有点争议，不过我还是推荐大家把它声明成const成员函数，即使只为了上下一致。（从语义上判断，它只会被非const成员函数调用，因为它的作用就是在对象状态变化时，清除掉缓存的area_。）
void CalcArea() {
area_ = 0;
vector<Point>::iterator i;
for( i = points_.begin(); i != points_.end(); ++i )
area_ += /* some work */;
}
8.这个成员函数必须是const，毕竟它会被GetArea()这样的const成员函数调用。
9.因为iterator不应该会修改points_ 向量的状态，所以应用const_iterator。
vector<Point> points_;
double area_;
};

Polygon operator+( Polygon& lhs, Polygon& rhs ) {
10.当然要传递const引用。
11.又一个，返回值应为const。
Polygon ret = lhs;
int last = rhs.GetNumPoints();
12.因为last不会变了，所以应该是const int。
for( int i = 0; i < last; ++i ) // concatenate
 ret.AddPoint( rhs.GetPoint(i) );
（GetPoint()应该是const成员函数的又一个原因，它返回的要么是const值要么是const引用。）
return ret;
}

void f( const Polygon& poly ) {
const_cast<Polygon&>(poly).AddPoint( Point(0,0) );

加分题：如果被引用的对象是const的话，这里的运行结果未定义（如同下面的f(cpoly)）。参数不是真的const，所以别把它声明成const！
}

void g( Polygon& const rPoly ) {
rPoly.AddPoint( Point(1,1) );
}
13.这个const完全没用。因为引用不可能被修改去指向别的对象。
void h( Polygon* const pPoly ) {
pPoly->AddPoint( Point(2,2) );
}
14.这个const同样没用，但原因不同。因为你是把指针按值传递，所以其实就相当于上面讲过的传递const int一样多余。
（如果你做加分题时，觉得那段代码编译不会通过，那你就错了。这是合法的C++代码。你很可能把它想成是把const放在&或*的左边，那倒是会编译错误的。）
int main() {
Polygon poly;
const Polygon cpoly;
f(poly);
没问题。
f(cpoly);
这里就会出现未定义的结果。f()会去掉cpoly的const限制，然后修改它。
g(poly);
没问题。
h(&poly);
}
没问题。
给出修改过的结果。（记住，这里只是修正了const的使用，不涉及风格）
class Polygon {
public:
Polygon() : area_(-1) {}

void AddPoint( Point pt ) { InvalidateArea();
points_.push_back(pt); }
const Point GetPoint( int i ) const { return points_[i]; }
int GetNumPoints() const { return points_.size(); }

double GetArea() const {
if( area_ < 0 ) // if not yet calculated and cached
 CalcArea(); // calculate now
 return area_;
}

private:
void InvalidateArea() const { area_ = -1; }

void CalcArea() const {
area_ = 0;
vector<Point>::const_iterator i;
for( i = points_.begin(); i != points_.end(); ++i )
area_ += /* some work */;
}

vector<Point> points_;
mutable double area_;
};

const Polygon operator+( const Polygon& lhs,
const Polygon& rhs ) {
Polygon ret = lhs;
const int last = rhs.GetNumPoints();
for( int i = 0; i < last; ++i ) // concatenate
 ret.AddPoint( rhs.GetPoint(i) );
return ret;
}

void f( Polygon& poly ) {
poly.AddPoint( Point(0,0) );
}

void g( Polygon& rPoly ) { rPoly.AddPoint( Point(1,1) ); }

void h( Polygon* pPoly ) { pPoly->AddPoint( Point(2,2) ); }

int main() {
Polygon poly;
f(poly);
g(poly);
h(&poly);
}

搞定。中间浏览器挂了一次，结果损失了2个小时的活儿。。现在学乖了，写几段就保存一次。

posted on 2012-02-22 17:27 高兴 阅读(223) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: GotW


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