一、const 成员函数
首先来复习一下 const 成员函数,我们自己实现一个字符串 MyStr,内部使用 char* 指针保存原始数据,使用 get_length() 函数获取数组的长度,由于 get 函数不会修改成员变量,可以使用 const 关键字修饰 get_length() 函数,编译期就会帮我们检查是否修改了成员变量,如果有修改,就会在编译期报错,这样就可以保护成员变量不被修改。
arduino
class MyStr {
public:
MyStr() {...}
~MyStr() {...}
size_t get_length() const {
// _length = 1; 编译出错
return _length;
}
private:
char* _data = nullptr;
size_t _length = 0;
}
二、logic const 和 bitwise const
编译器是怎么实现 const 成员检查的呢?在编译时它会检查该函数有没有对成员变量进行修改,比如上面代码里的赋值操作 _length = 1
就明显修改了成员变量,发现这样的操作编译器就会报警,这种校验就是 bitwise const。
然而只有 bitwise const 是不够的,设想 MyStr 中的 _data
使用了高速缓存,还有别的操作会修改字符串的长度,get_length()
函数需要改成下面这样。
arduino
size_t get_length() const {
_length = strlen(_data); // 编译器会报错
return _length;
}
更新字符串长度并没有改变 _data
的内容,从逻辑(logic)来讲符合 const 函数的定义,但编译器并不这样认为,我们可以使用 mutable
字段让编译器不再阻拦我们,像下面这样
arduino
MyStr {
public:
MyStr() {...}
~MyStr() {...}
size_t get_length() const {
_length = strlen(_data); // 编译器不会报错
return _length;
}
private:
char* _data = nullptr;
mutable size_t _length = 0;
}
这种逻辑上不改变数据的 const 函数就叫做 logic const。
三、编译器检查不出怎么办
上面讲了一种绕过编译器检查的情况,下面来看一种编译器检查不出来的问题,当类的成员变量为指针时,只改变指针指向的数据而不改变指针,编译器是不会认为违背 const 原则的。比如我们提供 operater[]
操作符来访问 MyStr 的元素
arduino
class MyStr {
public:
...
char& operator[](const size_t index) const {
return _data[index];
}
private:
char* _data = nullptr;
size_t _length = 0;
}
MyStr my_str;
my_str[0] = 'a'; // 这样就通过const函数改变了成员变量指针指向的内容,并且编译器不会报错
这种情况怎么办呢?我们一定要记得把 const 函数的返回值设置为 const
arduino
class MyStr {
public:
...
const char& operator[](const size_t index) const {
return _data[index];
}
private:
char* _data = nullptr;
size_t _length = 0;
}
MyStr my_str;
my_str[0] = 'a'; // 这样编译器就会报错,因为我们修改了常引用
总结
最后把前面讲的总结为两点:
- 想要绕过编译器 const 检查时,对成员变量增加 mutable 修饰
- 常量函数的返回值(特别是引用和指针)一定要加 const 修饰