C/C++ const

個人認為 coding 的核心就是管理「物件/函式」之間的 state, 像 namespace (或 Java 的 package)、class、少用全域變數、static 與否等, 都是協助管理 state 的語法。另外, const 也是很有用的語法, 在 C/C++ 這裡用法更靈活。

參考《Const-Correctness in C++》, 筆記如下:

• const 和 pointer 的關係: 有分目標變數是否為常數, 和指標本身是否為常數兩種, 共有四種組合。詳見之前寫的: 《C 的型別宣告》。
• const_cast: 將常數轉回非常數, 但為造成未定義的行為, 使用情境很窄, 見文末的例子。
• 基於 "..." 的實際運作情況, 寫成 char const *s = "..." 較好。若使用 char *s = "...", 之後改變 s[3] 會造成未定義結果。該篇說明的例子是, 改變 s[3] 後會改到別的常數字串, 因為是用同一個 string pool (見該篇例子); 而我用 gcc 在 linux 下試的結果是 segmentation fault。
• const member function 很有意思 (即宣告成 void foo() const), 用它可做到類似 Haskell 的 stateless 的效果, 語意上是不會改變 member fields, 所以 const member function 只能呼叫其它 const member function, 和 Haskell 預設 function 的行為很像, 有助於維護程式。個人相當喜歡這個效果, 可惜 Java 沒有, 得自己用 interface 做到類似效果, 不怎麼直覺。
• 承上, const member function 的表現行為, 相當於讓 this 的型別變成 Klass const * const this, 其中 Klass 是某個類別名稱。所以在取用 this->xxx = ... 時自然會造成編譯錯誤。附帶一提, 一般 member function 的 this 的型別則是 Klass * const this, 也就是 this 都是常數指標, 不能讓 this 指到別的物件, 即 this = ... 會造成編譯錯誤; const member function 則多了「指到的對像為常數」的限制, 即 this->xxx = ... 會造成編譯錯誤。
• const member function 有個顯著的缺點, 它無法做 cache。既然知道它不會改 member field, 那應該有很大的機會針對傳入參數做 cache, 省下運算時間。但衝突的是, const member function 就是不能改 member field, 自然也不方便做 cache (用全域變數太髒了)。這時得引入關鍵字 mutable。const member function 可以改變宣告為 mutable 的 member field。

2011-10-30 Update

看完《Effective C++ 3/e》 item 3 談論如何使用 const, 多學到了:

• const std::vector<int>::iterator iter = vec.begin(); 相當於 int * const
• std::vector<int>::const_iterator iter = vec.begin(); 才是 int const *
• 即使用了 const member function, 仍要避免傳出指標, 以免指標指向的內容被改變, 造成 const member function 看似沒有改變內容的假像
• 若需要同時提供同樣操作, 但有傳回 const 和非 const 的兩種版本, 為了避免重覆程式碼, 可實作傳回 const 的版本, 然後在非 const 的版本用轉型的方式呼叫 const 的版本:

const char& operator[](std::size_t position) const {
    ...
}
char& operator[](std:size_t position) {
    return const_cast<char&>(
        static_cast<const T&>(*this)[position]
    );
}