對(duì)象更有用的玻璃罩

1、對(duì)象更有用的玻璃罩原創(chuàng)案例講解”玻璃罩 const ”系列的三篇文章： 1. 使用常對(duì)象為共用數(shù)據(jù)加裝一個(gè)名為 const 的玻璃罩 2. 常( const )+ 對(duì)象 + 指針：玻璃罩到底保護(hù)哪一個(gè) 3. 對(duì) 象更有用的玻璃罩常引用本文講在基于對(duì)象的程序設(shè)計(jì)中，函數(shù)中傳遞參數(shù)使用 更廣泛的技術(shù)，利用引用及常引用的話題。 先從引用的 作用開始談起。一、引用用在參數(shù)傳遞中的優(yōu)勢(shì)：帶回修改值及節(jié)省開 支 先從一個(gè)經(jīng)典的例子開始。 假如現(xiàn)在要交換兩個(gè) 整數(shù)，編寫出的程序如下： cpp view plaincopyprint?/ 程序 1 #include <iostream> using

2、 namespace std; void swap(int x, int y); / 用整形本身做形參 int main() int a=5,b=3; swap(a,b);/ 函數(shù)調(diào)用時(shí)傳值cout<<a=<<a<< , b=<<b<<endl; / 輸出 a=5,b=3 ，根本不能完成交換值 system(pause); return 0; void swap(int x,int y) int t; t=x; x=y; y=t; 這個(gè)程序無法完成任務(wù)。 因?yàn)樵诘?9 行調(diào)用 swap() 函數(shù)時(shí)， 將實(shí)參 a,b 的值傳遞給了 實(shí)參

3、x,y，函數(shù)swap()在執(zhí)行時(shí)，確實(shí)也交換了 x和y。但 是，任務(wù)最終交換 a 和 b 的要求卻不能完成，前述的交換已 經(jīng)與 a,b 無關(guān)。 在傳統(tǒng) C 語言中，可以利用指針實(shí)現(xiàn)在 函數(shù)中改變實(shí)參所對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元的值。 cpp view plaincopyprint?/ 程序 2 #include <iostream>using namespace std; void swap(int *x, int *y); int main() int a=5,b=3; swap(&a,&b); /將 a 和 b 的地址值傳遞給形式參數(shù) x 和 y cout<<a=

4、<<a<< , b=<<b<<endl; / 將輸出 a=3, b=5 ，交換成功 system(pause);return 0; void swap(int *x,int *y) /x 指向 a， y 指向 b int t;t=*x;*x=*y;II對(duì)*x 的修改，即是對(duì)實(shí)參a的修改*y=t;II對(duì)*y的修改，即是對(duì)實(shí)參b 的修改 在將實(shí)際參數(shù) a 和 b 的地址值傳遞給形式 參數(shù) x 和 y 后， swap() 函數(shù)中所做出的針對(duì) x 和 y 所指向的 單元的修改，改的就是 a和b的值。函數(shù)調(diào)用完后，盡管 x 和 y 的生命周期結(jié)束，但“交換

5、”的結(jié)果卻留在了 main() 函數(shù) 中。 在 C+ 中，引入了引用類型專門處理此類問題。 cpp view plaincopyprint?II 程序 3 #include <iostream>using namespace std;void swap(int &x, int&y); int main() int a=5,b=3;swap(a,b); IIa 即是 x， b 即是 y cout<<a=<<a<< , b=<<b<<endl;II將輸出 a=3, b=5 ，交換成功system(pause);

6、return 0; void swap(int &x,int &y) /x即是 a ，y 即是 b int t; t=x; x=y;/ 對(duì) x 的修改，即是對(duì)實(shí)參 a 的修改 y=t; /對(duì) y 的修改， 即是對(duì)實(shí) 參b的修改 在第9行調(diào)用函數(shù)swap()時(shí)，按函數(shù) 傳值的特點(diǎn)和引用類型的含義，x與a共用存儲(chǔ)單元，y與b 共用存儲(chǔ)單元， 所以在執(zhí)行函數(shù) swap 時(shí)，對(duì) x 和 y 的修改， 就是對(duì)a和b的修改。函數(shù)調(diào)用完后，x和y的生命周期結(jié) 束了，但 a 和 b 顯然保存的是交換后的值。略做一個(gè)總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)程序 3中的諸多優(yōu)勢(shì)。程序 3與程序 2 相比，都能實(shí)現(xiàn)在函數(shù)中修

7、改實(shí)參對(duì)應(yīng)的值，但在實(shí)現(xiàn)中，不 用意識(shí)到地址的存在，并且從調(diào)用的角度， swap(a,b) 比 swap(&a,&b) 直觀、簡單的多，這會(huì)有效減少程序 中在調(diào)用時(shí)可能犯的錯(cuò)誤。程序 2 中需要兩個(gè)存儲(chǔ)地址值的 單元x和y，而程序3中的x和y直接用的就是a和b的單 元，從空間角度，節(jié)省了可能我們并不在意的一點(diǎn)點(diǎn)空間。 程序 3 與程序 1 相比，兩者在調(diào)用的形式上完全一樣，函數(shù) 體的寫法完全一樣，僅是函數(shù)原型中有些許差別。但是，程 序 3 之偉大之一在于，可以在函數(shù)中對(duì)實(shí)參的值進(jìn)行修改， 而程序 1 卻不行。另外一個(gè)顯著區(qū)別在于，程序 1 在調(diào)用 sway() 時(shí)，要為形參分配

8、存儲(chǔ)單元，然后將實(shí)參的值寫入， 而程序 3 中 x 和 y 直接用的就是 a 和 b 的單元， 不用分配空 間，也不用花時(shí)間賦值。從本例中，程序 1 的空間多占用 8個(gè)字節(jié)( x 和 y 分別 4 字節(jié))，賦值要多占用一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，這 點(diǎn)空間和時(shí)間微不足道。但是，如果形參和實(shí)參是對(duì)象，并 且數(shù)據(jù)成員比較多，尤其是某些成員是數(shù)組等占用空間很大 時(shí)，引用的機(jī)制帶來的在開支上的節(jié)約就不是可以輕言忽略 了。 綜上，鑒于可以實(shí)現(xiàn)修改的功能，以及在空間、時(shí) 間上的巨大優(yōu)勢(shì)，可以提高程序的執(zhí)行效率。當(dāng)函數(shù)參數(shù)中 需要涉及對(duì)象 (類 )時(shí)，我們用引用類型。引用，專為對(duì)象而生！二、類對(duì)象的引用做形式參數(shù) 看一個(gè)例

9、子： cpp view plaincopyprint?/ 程序 4 #include <iostream> using namespace std;class Test private:int x; int y; public:Test(int a, intb)x=a;y=b;void printxy() const;voidsetX(int n) x=n; void setY(int n) y=n; ; void Test:printxy() const cout<<x*y=<<x*y<<endl; void doSomething(Test

10、&p1) / 形參是引用類型 p1.setX(5); p1.printxy( ); void main(void) Test t1(3,5); doSomething(t1); / 實(shí)參是對(duì)象， t1 和 p1 是同義詞， p1 占 用的就是 t1 的地址t1.printxy();system(pause); 可以知道，程序執(zhí)行的結(jié)果是輸出了兩次： x*y=25 。第一次的輸出表明，在調(diào)用 doSomething() 函數(shù)中， t1 的 x 數(shù)據(jù)成員被修改；而第 2 次 的輸出則說明，這個(gè)修改確實(shí)影響了實(shí)參 t1 ，盡管隨著程序 調(diào)用結(jié)束，這種引用關(guān)系已經(jīng)解除。 這是一件令人感到 快意

11、的事。 但，問題由此而生。 如果在需求中， doSomething() 函數(shù)確定為不允許修改t1，這種機(jī)制不正好成了bug的溫床，當(dāng)程序員無意中錯(cuò)誤地寫入了諸如第 22 行對(duì)數(shù)據(jù)成員修改 的語句，這種錯(cuò)誤將被編譯器包庇下來。假如項(xiàng)目灰常大， 那是令人抓狂的后果。 為了限制這種無意的修改，我們 想到了玻璃罩 const 。三、用對(duì)象的常引用做形參所謂對(duì)象的常引用，就是將引用用 const 進(jìn)行限定。 自然，引用不能被修改。 將 對(duì)象說明為常引用形式是：const 類型名 &對(duì)象名 ; 下面是用對(duì)象的常引用做形參的例子。 cpp view plaincopyprint?/ 程序 5 #in

12、clude <iostream> using namespace std; class Test private: int x;int y; public:Test(int a, intb)x=a;y=b;void printxy() const;voidsetX(int n) x=n;void setY(int n) y=n; ;/形參是常引用void Test:printxy() const cout<<x*y=<<x*y<<endl; void doSomething(const Test &p1)“Test:setX不能: 將“

13、this 指針從“ const Test 轉(zhuǎn)換為“ Test& p1.printxy( );void main(void)Test t1(3,5);doSomething(t1); / 實(shí)參是對(duì)象system(pause);第 22 行在編譯p1.setX(5); /將招致錯(cuò)誤error C2662:時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這說明用常引用做形參可以避免函數(shù)中對(duì)對(duì) 象的修改。無論實(shí)際參數(shù)是否為常對(duì)象，這種限制都是存在 的。四、小結(jié) 在對(duì)象做函數(shù)的形式參數(shù)時(shí)，用對(duì)象的引 用做形式參數(shù)是一個(gè)直觀且高效的處理方法，提倡用好。 當(dāng)不允許在函數(shù)體內(nèi)對(duì)參數(shù)的值作出修改時(shí)，常將形式參數(shù) 指定為const，這也是

14、需要用好的 C+的特性。五、玻璃罩系列總結(jié) 我將 const 比喻為一個(gè)玻璃罩， 由const決定的“常XX的目標(biāo)就是防止出現(xiàn)不該發(fā)生的對(duì)變 量/對(duì)象的改變，“只許看不許摸”式的限制，成了一個(gè)有效的 機(jī)制。 下面將限制由嚴(yán)格到更靈活做個(gè)排列，也作為對(duì) 系列文章的總結(jié)。方法示例含義詳解鏈接使用常對(duì)象 Test const t1; 或 const Testt1;對(duì)象在初始化之后，在任何情況下都不能被修改。這是最嚴(yán)格的限制。（整體任何時(shí)候、任何場(chǎng)合都不能改）名為 const 的玻璃罩 類中定義常數(shù)據(jù)成員 class Testconst int x;Test 類的任一對(duì)象，其數(shù)據(jù)成員 x 均不能被修改

15、；訪問 x 的成員函數(shù)也必 須為常成員函數(shù)。（對(duì)象中的某一特定部分在任何時(shí)候、任何場(chǎng)合都不能改） 名為 const 的玻璃罩類中定義常成員函數(shù) class Test int x;void f（） const;f 函數(shù)中，對(duì)本類的數(shù)據(jù)成員， 可以訪問，但不可以修改 （在 本函數(shù)之外， 隨便；但進(jìn)了本函數(shù)所管轄范圍， 誰都不要改， 無論是在其他場(chǎng)合可改變的非 const 對(duì)象，還是在其他場(chǎng)合 也不能改變的 const 對(duì)象。 f 的地盤 f 做主。）名為 const 的玻璃罩函數(shù)參數(shù)中使用指向常對(duì)象的指針作形式參數(shù) void f（const Test *p1, Test *p2） 通過 *p1 訪問實(shí)參的對(duì)象，無論對(duì)象是否加了 const 限定，都不可以 被修改。 而在同一個(gè)函數(shù)中， p2 所指向的對(duì)象卻是可以被修 改的。（在 f 的地盤上，根據(jù)聲明區(qū)別對(duì)待，不該改的別該，該改 的任你改。民主社會(huì)的追求。 ）用指針避免了函數(shù)調(diào)用中“大”對(duì)象的復(fù)制， 可以提高效