C++中的const成员函数（函数声明后加const，或称常量成员函数）用法详解

在C++的类定义里面，可以看到类似下面的定义：

01 class List {
02 private:
03      Node * p_head;
04      int length;
05      ……
06 Public:
07      int GetLength () const;
08      bool GetNodeInfo(const int index,Node & buffer) const {…… }
09      bool DeleteNode(const int index);
10      …………
11 }

可以看到，在GetLength和GetNodeInfo两个成员函数的参数列表后面出现了一个const。这个const指明了这个函数不会修改该类的任何成员数据的值，称为常量成员函数。
对于const函数的外部定义，也不能忘记书写const限定符，如下面给出GetLength函数（指返回链表的长度）的定义：

1 int List::GetLength() const //这里依然不能忘记const
2 {
3      Return length;
4 }

如果在const成员函数的定义中出现了任何修改对象成员数据的现象，都会在编译时被检查出来，如：

1 int List::GetLength() const
2 {
3      Return length++; //错误！
4 }

const成员函数存在的意义在于它能被const常对象调用。我们都知道，在定义一个对象或者一个变量时，如果在类型前加一个const，如const int x;，则表示定义的量为一个常量，它的值不能被修改。但是创建的对象却可以调用成员函数，调用的成员函数很有可能改变对象的值，比如下面这段程序：

1 const List myList;
2 myList.DeleteNode(3); //错误，DeleteLength是非const成员函数

显然调用DeleteNode这个成员函数删除一个链表结点后，很有可能改变对象中length（链表长度）这个值，这不符合const对象的规定。但是，如果不允许const对象调用任何成员函数又是非常不合理的。于是，我们把那些肯定不会修改对象的各个属性值的成员函数加上const说明符，这样，在编译时，编译器将对这些const成员函数进行检查，如果确实没有修改对象值的行为，则检验通过。以后，如果一个const常对象调用这些const成员函数的时候，编译器将会允许。比如：

1 const List myList;
2 myList.GetLength(); //正确，GetLength是const常函数，它返回链表长度，的确没有改变
3 //属性值的行为，被检验通过

你可能会问，为什么不在一个const常对象调用成员函数的时候再进行检查呢？如果被调用的函数会改变对象的属性值，则立即打住就是了。这样就不用麻烦地在成员函数后面加const限定符了。然而，这无疑会大大增加编译时间。考虑下面这段代码：

1 const List MyList;
2 MyList.GetLength();
3 ……
4 MyList.GetLength();
5 ……

这段代码中，GetLength被调用了两次，但是编译时却也要检查两次，倘使一个成员函数被调用多次，那么他将在每次调用的时候都会被检查。这显然大大不利。而如果在定义类的时候加上const限定符对常函数加以标记，那么编译器只是检查一次就好，在const对象调用成员函数时，const函数将会被直接放行。所以，C++采取了const限定符描述常函数方案而摈弃了后者。所以，即使一个函数没有修改对象值的行为，如果没有加上const限定符说明是常函数，那么const对象依然不能调用它。
然而，有些时候，我们却必须要让const函数具有修改某个成员数据值的能力。比如一些内部的状态量，对外部用户无所谓，但是对整个对象的运行却大有用处,如支持缓存的技术。遇到这种问题，我们可以把一个成员数据定义为mutable（多变的），它表示这个成员变量可以被const成员函数修改却不违法。比如下面定义了一个is_valid类成员：

01 class List
02 {
03 private:
04      ……
05      mutable bool is_valid;
06      ……
07 public:
08       bool CheckList() const
09      {
10           if(length >= 1) then return is_valid =true;
11           else return is_valid = false; //正确！
12       };

这样，即使像CheckList这样的const成员函数修改它也是合法的。
但需要注意的时，不可滥用mutabe描述符，如果在某个类中只有少数一部分是被允许const常量函数修改的，使用mutable是再合适不过的。如果大部分数据都定义为mutable，那么最好将这些需要修改的数据放入另一个独立的对象里，并间接地访问它。

参考资料：《C++ Programming Language 第三版》
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