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C++基本功：全面掌握const、volatile和mutable关键字

C++ 基本功：全面掌握 const 、 volatile 和 mutable 关键字


     C++ 程式设计过程中 ,const 的使用可以频度是非常高的 . 它在保证程式安全方面起到了不可估量的作用 .
用一句话来表达最确切不过了：”小兵立大功” .
   有了 const, 那么 mutable 当然缺不了 .
   然作为 const 的同胞兄弟 ,volatile 却在很多人的视野中消失 . 其实 volatile 担负的责任有何尝小呢 ?
   自然 , 它们的用法多样而灵巧 , 以至新手迷惑久久 , 下面就来系统的探讨总结一下吧：

一 . 一般应用
1.const 修饰各种变量的用法 .
   a. 取代 define
     #define D_INT 100
     #define D_LONG 100.29
     ………
     const int D_INT = 100;
     const D_INT = 100;     // 如果定义的 int 类型 , 可省略 int.
     const long D_LONG = 100.29;
     ………
     const int& a = 100;
     const 替代 define 虽然增加分配空间 , 可它却保证了类型安全 .
     在 C 标准中 ,const 定义的数据相当于全局的 , 而 C++ 中视声明的位置而定 .
   b. 修饰指针相关的变量
     以三组简单的定义示意：
     Group1:  
     int a = 0;   
     const int* b = &a;------------  [1]               
     int const *b = &a;------------  [2]                    
     const int* const b = &a;---- [4]  
         
     Group2: 
     const char *p = "const";--------------[1]
     char const *p = "const";--------------[2]  
     char* const p = "const";--------------[3]  
     const char * const p = "const";----[4]     
    
     Group3:
      int a=0;
        const int &b = a;---------------[1]
     int const &b = a;---------------[2] 
     int & const b = a;--------------[3]  //---> 修饰引用时 ,const 被忽略
     const int & const b = a;-----[4]
     总结：
     1. 如果 const 位于星号左侧 , 则 const 用来修饰指针所指向的变量 ,
       即指针指向的为不可变的 .
     2. 如果 const 位于星号右侧 ,const 就是修饰指针本身 , 即指针本身是
       不可变的 .
       因此 ,[1] 和 [2] 的情况相同 , 指针所指向内容不可变 (const 放在变量
       声明符的位置无关 ),
       这种情况下不允许对内容进行更改 , 如不能 *a = 3 ;
     3.[3] 中指针本身是不可变的，而指针所指向的内容是可变的 , 这种情况
       下不能对指针本身
       进行更改操作 , 如 a++ 是错误的
     4.[4] 中指针本身和指向的内容均为常量 .( 引用特殊：引用在使用增加
       遇义时 , 增加它代表的变量 . 所以 qualifiers on reference are ignoredv.
       延伸点 :
       注意示例 :
       1.const int& reference = 1000;
       2.char* p = "const"
         char*& q ;
  
2.const 在函数环境下的各种应用
   常用法示例如下：
   const A&  _Fun(const  A& _in);  // 修饰引用型传入参数
   // A  _Fun(const A& _in);
   //A& _Fun(const A& _in);
   // 上面的两种 , 在函数内部有特殊的步骤 , 这里不详提了… ..
 
   const  A*  _Fun( const  A* _in);   // 修饰指针型传入参数
   void _Fun( ) const;   // 修饰 class 成员函数
   const  A&  _Fun(A& _in );  // 修饰返回值
   const A & operator(const A& _in);  // 同时修饰传入参数和返回值

   a. 修饰参数
     如 void _Fun(const A* _in) 或 void _Fun(const A& _in);
     它们被修饰后 , 在函数执行期间行为特性同于上面的讲解 ,
     注意：这不会改变原来数据的是否是 const 的属性 .

   b. 修饰函数返回值
    const A&  _Fun( )
    const A*   _Fun( );
    注意：由于生命期不同步的问题 , 不可将局部的变量的指针或引用返回 (static 除外 ).
    另外 , 传出来的视情况 , 代表不同的意思…
    对于 A& 返回类型 , 你若将之赋与其它变量 , 那么它实际执行的是将返回的变量
    ( 或引用 ) 代表的数据赋出 .. 而你若将其它值赋予之 , 那么被赋予的是变量或引
    用代表的数据 . 而 const A& 一般是防止之做为左值被赋值 .

    这个地方还有很多的细节问题 ( 譬如在连续赋值、返回的临时对象的处理、
    重载的 const 和非 cosnt 运算符等等 ), 读者自己在实践中需要多多总结 .

二、难点
3. 修饰类成员函数的 const.
   形如 :void _Fun() const { };
   你需要知道的几点规则：

   a.const 对象只能访问 const 成员函数 , 而非 const 对象可以访问任意
     的成员函数 , 包括 const 成员函数 .
   b.const 对象的成员是不可修改的 , 然而 const 对象通过指针维护的对象却
     是可以修改的 .
   c.const 成员函数不可以修改对象的数据 , 不管对象是否具有 const 性质 . 它在
     编译时 , 以是否修改成员数据为依据 , 进行检查 .
   e. 然而加上 mutable 修饰符的数据成员 , 对于任何情况下通过任何手段
     都可修改 , 自然此时的 const 成员函数是可以修改它的…

4. 谈谈 volatile 和”完全 const 对象”
  一个有 volatile 修饰的类只允许访问其接口的一个子集，这个子集由类的
  实现者来控制 . 用户只有用 const_cast 才可以访问这个类型的全部接口 . 而且 ,
  象 const 一样，类的 volatile 属性会传递给它的成员 . 想象 const 修饰的对
  象 , 它的成员变量是不可修改的 , 而它通过指针维护的对象或原生变量是可
  修改 . 那么我们想 : 如果对象维护一个 char* , 则它相当于 char*
  const chrptr ; 而不是 const char* cosnt chrptr; 对于类中的指针你需要
  这样修饰以防止它或它维护的资源： cosnt x* xptr; 而不是 x*const xptr;
  因为 cosnt 修饰的对象它默认 的行为是延续变量： x* cosnt xptr;

  更重要的 ,volatile 修饰的数据 , 编译器不可对其进行执行期寄存于寄存器的优化 .
  这种特性 , 是为了多线程同步的需要 . 有兴趣者看参看 Andrei 的 GP 系列文章 .

5. 谈谈 const_cast 转换运算符
  这个关键字最基础的用法是：去掉数据的 const 性质 .
  值得注意的是：它只对指针、引用和其它的具有指向性质的类型 .

参考：
    1. 《 Effective C++ 》关于 const 两种语义的论述
    2.Andrei Alexandrescu 《 volatile ——编写多线程程序的好帮手》

posted on 2006-08-02 12:00 杨粼波 阅读(1093) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: C++