C++从入门到精通——const与取地址重载

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前言

类的6个默认成员函数：如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

class Date {};

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一、const

正常用法

在C++中，可以使用const关键字来声明一个常量成员。常量成员是指在类中声明的成员变量被标记为只读，即不能在类的方法中进行修改。常量成员的值在对象创建时被初始化，并且在对象的整个生命周期中保持不变。

常量成员的声明方式为在成员变量的类型前加上const关键字。例如：

class MyClass {
public:const int myConst = 10; // 常量成员的声明和初始化
};

在上述示例中，myConst被声明为一个常量成员，其初始值为10。

const成员函数

除了上面的这种用法外，C++在类里定义了新的const用法，将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

我们来看看下面的代码

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << "Print()" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}void Print() const{cout << "Print()const" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
void Test()
{Date d1(2022, 1, 13);d1.Print();const Date d2(2022, 1, 13);d2.Print();
}

问题

请思考下面的几个问题：

const对象可以调用非const成员函数吗

不可以。在C++中，一个对象如果被声明为const，则表示该对象是只读的，其成员变量不能被修改。因此，一个const对象只能调用其成员函数中被声明为const的成员函数。

如果一个成员函数没有被声明为const，则它默认是一个非const成员函数。非const成员函数可以修改对象的成员变量，因此不能被const对象调用。

如果一个成员函数需要被const对象调用，应该在函数声明的末尾加上const关键字。这样声明的成员函数被称为const成员函数，它保证不修改对象状态，并且可以被const对象调用。

示例：

class MyClass {
public:void nonConstFunc() {// 可以修改对象状态的非const成员函数}void constFunc() const {// 不能修改对象状态的const成员函数}
};int main() {const MyClass obj;obj.constFunc(); // 可以调用const成员函数// obj.nonConstFunc(); // 错误，不能调用非const成员函数return 0;
}

在上述示例中，constFunc()被声明为const成员函数，因此可以被const对象调用。而nonConstFunc()是非const成员函数，因此不能被const对象调用。

非const对象可以调用const成员函数吗

正确，非const对象可以调用const成员函数。const成员函数的作用是表示该函数不会修改对象的状态。因此，无论是const对象还是非const对象，都可以调用不会修改对象状态的const成员函数。

示例：

class MyClass {
public:void nonConstFunc() {// 可以修改对象状态的非const成员函数}void constFunc() const {// 不能修改对象状态的const成员函数}
};int main() {MyClass obj;obj.constFunc(); // 可以调用const成员函数obj.nonConstFunc(); // 也可以调用非const成员函数return 0;
}

在上述示例中，constFunc()是const成员函数，因此可以被非const对象obj调用。同时，非const成员函数nonConstFunc()也可以被非const对象obj调用。因为非const对象可以修改对象的状态，所以可以调用const成员函数和非const成员函数。

const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗

在const成员函数内部，只能调用其他const成员函数。const成员函数的作用是保证不修改对象的状态，因此它们不能调用非const成员函数。如果在const成员函数内部调用非const成员函数，编译器将会报错。

示例：

class MyClass {
public:void nonConstFunc() {// 可以修改对象状态的非const成员函数}void constFunc() const {// 不能修改对象状态的const成员函数nonConstFunc(); // 错误! const成员函数不能调用非const成员函数}
};int main() {MyClass obj;obj.constFunc();return 0;
}

在上述示例中，constFunc()是const成员函数，它尝试在内部调用了非const成员函数nonConstFunc()，这将导致编译错误。

如果确实需要在const成员函数内部调用非const成员函数，可以使用const_cast进行类型转换，但是这样会绕过const的限制，不推荐使用。

void constFunc() const {const_cast<MyClass*>(this)->nonConstFunc(); // 可以调用非const成员函数，但不推荐使用
}

非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗

非const成员函数可以调用其他的const成员函数。在非const成员函数内部，可以调用任何类型的成员函数，包括const成员函数。这是因为非const成员函数可以修改对象的状态，而const成员函数不允许修改对象的状态，所以在非const成员函数内部调用const成员函数是安全的。

示例：

class MyClass {
public:void nonConstFunc() {// 可以修改对象状态的非const成员函数constFunc(); // 可以调用const成员函数}void constFunc() const {// 不能修改对象状态的const成员函数}
};int main() {MyClass obj;obj.nonConstFunc(); // 调用非const成员函数，它内部调用了const成员函数return 0;
}

在上述示例中，nonConstFunc()是非const成员函数，它内部调用了const成员函数constFunc()，这是允许的。因为非const成员函数可以修改对象的状态，包括调用const成员函数不会破坏对象的const属性。

总结

权限缩小可以，权限放大不可以，即被const修饰的是可读的，不被修饰的是可读可写的，不被修饰的可以访问被修饰的

二、取地址及const取地址操作符重载

概念

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。 不想知道太多的读者可以直接跳过。

class Date
{
public:Date* operator&(){return this;}const Date* operator&()const{return this;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};

这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容！

示例

在C++中，const关键字用于修饰变量，表示该变量的值不可修改。const修饰符同样也可以用于指针，表示指针所指向的内容是不可修改的。

在C++中，对于指针类型，可以重载取地址操作符（&）来返回指针的地址。但是，const修饰符的存在可能导致取地址操作符无法重载。

当一个指针被声明为const类型时，取地址操作符不会返回指针的地址，而是返回指针指向的内容的地址。这是因为const关键字修饰的指针表示其所指向的内容是不可修改的，因此不需要返回指针的地址。

以下是一个示例代码，展示了如何重载取地址操作符和处理const修饰符：

#include <iostream>class MyClass {
private:int value;public:MyClass(int value) : value(value) {}int* operator&() {std::cout << "Non-const operator&" << std::endl;return &value;}const int* operator&() const {std::cout << "Const operator&" << std::endl;return &value;}
};int main() {MyClass obj(10);int* ptr1 = &obj;         // 调用非const版本的operator&const int* ptr2 = &obj;   // 调用const版本的operator&return 0;
}

输出结果为：

Non-const operator&
Const operator&

在上述代码中，类MyClass重载了取地址操作符（&）。它包含两个版本：一个是非const版本，另一个是const版本。

在main()函数中，先后使用非const指针和const指针获取MyClass对象的地址。当使用非const指针时，调用非const版本的operator&；而当使用const指针时，调用const版本的operator&。

通过重载取地址操作符，我们可以根据指针的类型选择合适的操作。对于const修饰符，我们还可以使用const版本的operator&来获取指向内容的地址。

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