const与#define的区别

1、const

(1)为什么需要const成员函数?

        C中常用:“ #define 变量名 变量值”定义一个值替代,然而却有个致命缺点:缺乏类型检测机制,这样预处理在C++中成为可能引发错误的隐患,于是引入const。

        我们定义的类的成员函数中,常常有一些成员函数不改变类的数据成员,也就是说,这些函数是"只读"函数,而有一些函数要修改类数据成员的值。如果把不改变数据成员的函数都加上const关键字进行标识,显然,可提高程序的可读性。其实,它还能提高程序的可靠性,已定义成const的成员函数,一旦企图修改数据成员的值,则编译器按错误处理

(2)const成员函数和const对象

  实际上,const成员函数还有另外一项作用,即常量对象相关。对于内置的数据类型,我们可以定义它们的常量,用户自定义的类也一样,可以定义它们的常量对象。例如,定义一个整型常量的方法为:

  const int i=1 ;

  同样,也可以定义常量对象,假定有一个类classA,定义该类的常量对象的方法为:

  const classA a(2);

  这里,a是类classA的一个const对象,"2"传给它的构造函数参数。const对象的数据成员在对象寿命期内不能改变

        但是,如何保证该类的数据成员不被改变呢?

  为了确保const对象的数据成员不会被改变,在C++中,const对象只能调用const成员函数。如果一个成员函数实际上没有对数据成员作任何形式的修改,但是它没有被const关键字限定的,也不能被常量对象调用。下面通过一个例子来说明这个问题:

  class C
  {
  int X;
  public:
  int GetX()
  {
  return X;
  }
  void SetX(int X)
  {
  this->X = X;
  }
  };
  void main()
  {
  const C constC;
  cout<
  }

  如果我们编译上面的程序代码,编译器会出现错误提示:constC是个常量对象,它只能调用const成员函数。虽然GetX( )函数实际上并没有改变数据成员X,由于没有const关键字限定,所以仍旧不能被constC对象调用。如果我们将上述代码中:

  int GetX()

  改写成:

  int GetX()const

  再重新编译,就没有问题了。

  const成员函数的使用

  const成员函数表示该成员函数只能读类数据成员,而不能修改类成员数据。定义const成员函数时,把const关键字放在函数的参数表和函数体之间。有人可能会问:为什么不将const放在函数声明前呢?因为这样做意味着函数的返回值是常量,意义完全不同。下面是定义const成员函数的一个实例:

  class X
  {
  int i;
  public:
  int f() const;
  };

  关键字const必须用同样的方式重复出现在函数实现里,否则编译器会把它看成一个不同的函数:

  int X::f() const
  {
  return i;
  }

  如果f( )试图用任何方式改变i或调用另一个非const成员函数,编译器将给出错误信息。任何不修改成员数据的函数都应该声明为const函数,这样有助于提高程序的可读性和可靠性。

(3)const使用

a、用于指针的两种情况:const是一个左结合的类型修饰符。

  int const *A; //A可变,*A不可变
  int *const A; //A不可变,*A可变

b、限定函数的传递值参数。

  void function(const int Var); //传递过来的参数在函数内不可以改变.

c、限定函数返回值型。

  const int function(); //此时const无意义
  const myclassname function(); //函数返回自定义类型myclassname.

d、限定函数类型。

  void function()const; //常成员函数, Const成员函数不能改变对象的成员函数。

  例如:

  int Point::GetY()
  {
  return yVal;
  }

  这个函数被调用时,不改变Point对象,而下面的函数改变Point对象:

  void Point:: SetPt (int x, int y)
  {
  xVal=x;
  yVal=y;
  }

  为了使成员函数的意义更加清楚,我们可在不改变对象的成员函数的函数原型中加上const说明:

 class Point
  {
  public:
  int GetX() const;
  int GetY() const;
  void SetPt (int, int);
  void OffsetPt (int, int);
  private:
  int xVal, yVal;
  };

 

  const成员函数应该在函数原型说明和函数定义中都增加const限定:

  int Point::GetY() const
  {
  return yVal;
  }
  class Set {
  public:
  Set (void){ card = 0; }
  bool Member(const int) const;
  void AddElem(const int);
  //...
  };
  bool Set::Member (const int elem) const
  {
  //...
  }

  非常量成员函数不能被常量成员对象调用,因为它可能企图修改常量的数据成员:

  const Set s;
  s.AddElem(10); // 非法: AddElem不是常量成员函数
  s.Member(10); // 正确

        但构造函数和析构函数对这个规则例外,它们从不定义为常量成员,但可被常量对象调用(被自动调用)。它们也能给常量的数据成员赋值,除非数据成员本身是常量。

(4)const与指针和引用

a、const与指针

  先来看看下面的几种定义:

  int me;
  const int * p1=&me;//p1可变,*p1不可变,但是不能用*p1来修改,p1可以转向
  int * const p2=&me;//p2不可变,*p2可变,此时允许*p2来修改其值,但是p2不能转向。
  const int *const p3=&me;//p3不可变,*p3也不可变,此时既不能用*p3来修改其值,也不能转向
  第一个const的意思是对p1来讲它指向的就是const常量,虽然me不是,但是对p1来说就是。

b、指针和引用的的区别很简单,就是引用更简洁,更安全。因为引用声明是必须初始化。 引用更接近const指针,一旦与某个变量关联,就将一直效忠于他。

c、const指针可以接受const和非const地址,但是非const指针只能接受非const地址。所以const指针的能力更强一些,所以尽量多用const指针,这是一种习惯。

2、区别

(1)编译器处理方式不同

  define宏是在预处理阶段展开。

  const常量是编译运行阶段使用。

(2)类型和安全检查不同

  define宏常量没有数据类型,不做任何类型安全检查,仅仅是展开,在字符替换可能会产生意料不到的错误(边际效应)。

  const常量有具体的数据类型,在编译阶段会执行类型检查。

(3)存储方式不同

  define宏仅仅是展开,有多少地方使用,就展开多少次,不会分配内存。

  const常量会在内存中分配(可以是堆中也可以是栈中)。

(4)const  可以节省空间,避免不必要的内存分配

例如:  

        #define PI 3.14159 //常量宏  
        const doulbe Pi=3.14159; //此时并未将Pi放入ROM中 ......  
        double i=Pi; //此时为Pi分配内存,以后不再分配!  
        double I=PI; //编译期间进行宏替换,分配内存  
        double j=Pi; //没有内存分配  
        double J=PI; //再进行宏替换,又一次分配内存!

 const定义常量从汇编的角度来看,只是给出了对应的内存地址,而不是象#define一样给出的是立即数,因为const变量是存放在内存的静态区域中,所以const定义的常量在程序运行过程中只有一份拷贝,而 #define定义的常量在内存中有若干个拷贝。 

(5)提高了效率 

编译器通常不为普通const常量分配存储空间,而是将它们保存在符号表中,这使得它成为一个编译期间的常量,没有了存储与读内存的操作,使得它的效率也很高。

3、使用规则

(1)const使用规则

在C++ 程序中只使用const常量而不使用宏常量,即const常量完全取代宏常量。

(2)常量定义规则

规则一:需要对外公开的常量放在头文件中,不需要对外公开的常量放在定义文件的头部。为便于管理,可以把不同模块的常量集中存放在一个公共的头文件中。

规则二:如果某一常量与其它常量密切相关,应在定义中包含这种关系,而不应给出一些孤立的值。

例如:

const  float   RADIUS = 100;
const  float   DIAMETER = RADIUS * 2;

(3)类中的常量

        有时我们希望某些常量只在类中有效。由于#define定义的宏常量是全局的,不能达到目的,于是想当然地觉得应该用const修饰数据成员来实现。

         const数据成员的确是存在的,但其含义却不是我们所期望的。const数据成员只在某个对象生存期内是常量,而对于整个类而言却是可变的,因为类可以创建多个对象,不同的对象其const数据成员的值可以不同。

        不能在类声明中初始化const数据成员。以下用法是错误的,因为类的对象未被创建时,编译器不知道SIZE的值是什么。

  class A
    {…
        const int SIZE = 100; // 错误,企图在类声明中初始化const数据成员
        int array[SIZE];       // 错误,未知的SIZE
    };

        const数据成员的初始化只能在类构造函数的初始化表中进行,例如

class A
    {…
        A(int size);       // 构造函数
        const int SIZE ;  
    };
    A::A(int size) : SIZE(size) // 构造函数的初始化表
    {
      …
    }
    A  a(100);  // 对象 a 的SIZE值为100
    A  b(200);  // 对象 b 的SIZE值为200

        怎样才能建立在整个类中都恒定的常量呢?别指望const数据成员了,应该用类中的枚举常量来实现。例如:

 class A
    {…
        enum { SIZE1 = 100, SIZE2 = 200}; // 枚举常量,sizeof(EM) = 4
        int array1[SIZE1];
        int array2[SIZE2];
    };

        枚举常量不会占用对象的存储空间,它们在编译时被全部求值。枚举常量的缺点是:它的隐含数据类型是整数,其最大值有限,且不能表示浮点数(如PI=3.14159)。sizeof(A) = 1200;其中枚举部长空间。

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