C++成员函数形参列表后的const

一问题

有时候我们在阅读一些源码时，发现有些类的成员函数的形参列表后面有个const，但是使用的时候感觉跟那些没有const的成员函数没有啥区别，举个简单栗子如下，

#include <iostream>

using namespace std;


class TestClass
{
public:
    TestClass() : val(100) {}
    virtual ~TestClass() {}


    int getVal_v1()
    {
        return val;
    }

    int getVal_v2() const
    {
        return val;
    }

private:
    int val;
};


int main()
{
    TestClass tc;

    int a = tc.getVal_v1();
    int b = tc.getVal_v2();

    cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    cout << "getVal_v2: " << b << endl;

    return 0;
}

编译运行都ok，输出如下，
这里写图片描述
有点懵，那这个const有什么作用呢？

要回答这个问题，需要先回顾一下类的this指针。

二回顾this指针

继续分析上一节的程序，当我们实例化类TestClass生成了对象tc，然后调用成员函数getVal_v1()，就可以拿到tc的private变量val，看上去一气呵成，但是这里需要思考一个问题：getVal_v1()是怎么拿到val的呢？

这就是靠this指针来完成的，成员函数通过this这个额外的隐式参数来访问调用它的对象。当我们调用成员函数时，会用对象的地址来初始化this指针（对象就是调用成员函数的对象）。这样我们在成员函数里就可以拿到对象的私有变量了。
getVal_v1()函数也可以写成如下形式，（一般为了方便会省去this）

int getVal_v1()
{
    return this->val;
}

this形参是隐式定义的，不会显式地出现在成员函数形参列表里，但实际是存在的，所以任何自定义为this的参数或变量都是非法的。
因为this指针总是指向这个对象，所以this是一个常量指针，不允许修改this的值。this指针的默认初始化过程等价如下，
TestClass *const this = &tc;

ps：常量指针和指针常量是不同意思，常量指针是说指针的值是const的，指针常量是说指针指向的变量的值是const的，还有常指针常量，看字面就知道是把常量指针和指针常量合在一起，不但指针本身是const的，而且指针指向的变量也是const的。OMG！！！

三成员函数后的const

下面就把目光转向本文开始讨论的问题：成员函数形参列表后的const有什么作用？

成员函数形参列表后带const，这样的成员函数叫做类的const成员函数，也叫常量成员函数。这个const作用是用来修改隐式this指针的类型，把它变成常指针常量（请阅读上一节的ps部分，如果还看不懂，就请查阅《C++ primer 5th》2.4.2节）。

为何要转变？这里以上一节的代码为例，默认情况下，this指针是常量指针，但是如果tc是个常量对象，那么this的默认初始化就是非法的，C++规定只能使用指向常量的指针来存放常量对象的地址。这里修改下第二节的代码，如下，

#include <iostream>

using namespace std;


class TestClass
{
public:
    TestClass() : val(100) {}
    virtual ~TestClass() {}


    int getVal_v1()
    {
        return val;
    }

    int getVal_v2() const
    {
        return val;
    }

private:
    int val;
};


int main()
{
    const TestClass tc;

    int a = tc.getVal_v1();
    int b = tc.getVal_v2();

    cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    cout << "getVal_v2: " << b << endl;

    return 0;
}

这里把tc声明为常量对象，此时再编译就出错了。
这里有2个解决办法：
1. 在成员函数getVal_v1()的形参列表后加上const，编译就ok了，也可以正常运行；
2. 不加const，然后在main函数里注释掉getVal_v1()的相关语句，程序也可以正常编译运行，如下，（可以看出常量对象只能调用常量成员函数）

int main()
{
    const TestClass tc;

    // int a = tc.getVal_v1();
    int b = tc.getVal_v2();

    // cout << "getVal_v1: " << a << endl;
    cout << "getVal_v2: " << b << endl;

    return 0;
}

讲到这里，就弄明白这个const的作用了，就是把this指针由默认的常量指针变成常指针常量。有了const后，this指针的初始化过程就等价如下，
const TestClass *const this = &tc;
因为此时this是指向常量的，所以常量成员函数不能改变调用它的对象的内容，也就是不能修改对象的私有变量值。

另外，非常量对象可以调用常量成员函数，但也是无法修改对象的内容的。

四结语

经过上述三节，就搞明白成员函数形参列表后const的作用了，简单概述下，就是把this指针由默认的常量指针变成常指针常量，然后常量对象就可以调用这些常量成员函数了。

这里再贴一个《C++ primer 5th》中关于常量成员函数的note：
常量对象，以及常量对象的引用或指针都只能调用常量成员函数。

本文主要参考《C++ primer 5th》关于常量成员函数的讲述，也算是总结一下自己的理解。

如果有写的不对的地方，希望能留言指正，谢谢阅读。